1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法及其应用，即在正硅酸乙酯在碱性条件下水解的同时向溶胶中加入1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的N，N-二甲基甲酰胺溶液，将水解后的沉淀离心、洗涤、干燥后即可得到1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂。本方法反应条件温和，易于控制，设备简单，原料易得，合成过程简单，易于工业化生产，所制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2光催化剂具有可见光光催化降解有机物的性能。可应用于空气、土壤及污水中有机污染物的光催化处理。

【技术实现步骤摘要】
1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于催化剂的制备领域，特别涉及1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
酞菁染料是具有独特的平面18π电子的芳香环体系，化学性质稳定。由于其对太阳光中可见光区具有较强的吸收，而且在吸收光能后能够产生活性氧，如单线态氧、三线态氧、超氧自由基等。所以，酞菁类化合物是一类重要的光敏剂，在很多领域都有应用，如光动力学治疗、光电转换、光催化等。但是酞菁化合物在水溶液中易团聚，从而降低了化合物单线态氧和三线态氧的量子化产率。利用树枝状酞菁负载SiO2可能从以下几个方面影响多相光催化反应过程，从而提高光催化过程的效率：树枝状酞菁在结构上与传统的酞菁化合物相比最突出的特点是引入了树枝状的结构，以酞菁化合物为中心在其四周接上树枝结构，并在周边接上亲水基团，使其具有一定的亲水性能，两者都能有效的降低酞菁化合物的聚集，提高单线态和三线态氧的量子产率。另一方面，亲水性基团的接入能够使其与SiO2更好的结合，树枝状酞菁负载在SiO2上能够使光生电子转移到SiO2上有效的提高电子的转移。（1）树枝状酞菁经光激发后，吸收光子能量，由基态跃迁至激发态，激发态的光敏剂通过隙间穿越跃迁至激发三线态，具有较长寿命的激发三线态树枝状酞菁可以与空气中的氧分子反应生成单线态氧。（2）树枝状酞菁负载SiO2进行光催化反应可以将光照后SiO2产生的光生电子转移到SiO2形成电子转移，转移到半导体导带的电子可以进一步与氧气反应生成活性氧，如超阳自由基，由上述产生的活性氧进一步与水体中的有机污染物反应将其矿化成CO2和H2O。（3）树枝状酞菁分子周围的亲水性官能团能够与SiO2上的-OH形成作用力，更好的固定在SiO2上。同时，树枝状酞菁分子中的金属原子可与SiO2形成轴向络合增强分子之间的作用力。（4）SiO2与树枝状酞菁络合后起到固定和分散树枝状酞菁的作用，可以降低酞菁分子之间的聚集，同时酞菁分子固定在SiO2固体粉末上有利于回收。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为土壤、空气和水质的光催化净化处理过程提供一种具有光催化降解有机污染物的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂，该光催化剂既可以提高SiO2对可见光的吸收能力，又可以提高电子的转移效率，有效提高其可见光光催化性能。本专利技术的目的是这样实现的，所述的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）配置含有体积分数为70%~95%的异丙醇水溶液或/和体积分数为70%~95%的乙醇水溶液的母液50~80mL；（2）向步骤（1）的溶液中加入浓氨水调节pH值7~12，混合溶液在30~70℃的水浴条件下搅拌混合均匀；（3）向步骤（2）的溶液中加入体积为0.2毫升~1.5毫升浓度为0.001~0.02mol/L的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的N，N-二甲基甲酰胺贮备液，搅拌后使其混合均匀；（4）向步骤（3）的溶液中加入正硅酸乙酯，继续搅拌4~12h使其充分水解，最后将溶液过滤，洗涤，60~110℃干燥即得到所需要的催化剂。所述的异丙醇、乙醇分别采用无水异丙醇、无水乙醇或体积分数为75~90%异丙醇、体积分数为75~90%乙醇。所述的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的负载量为0.5wt%-1wt%，所述的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物中的中心原子M为锌、铜、钴或铁。本专利技术上述的制备方法制得的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂。本专利技术上述的制备方法制得的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂用于可见光或太阳光照射下的光催化反应，具有光催化降解含酚类有机废水中有机物的性能。所述有机物为苯酚。本专利技术所述的催化剂的具体制备方法如下:（5）配置不同体积分数的异丙醇水溶液（70%-95%）和乙醇水溶液（70%-95%）的母液50~80毫升；（6）向溶液中加入浓氨水调节pH值7~12，混合溶液在一定温度（30~70℃）水浴条件下搅拌混合均匀；（7）向上述溶液中加入0.2毫升~1.5毫升的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的N，N-二甲基甲酰胺贮备液（浓度为0.001~0.02mol/L）搅拌5min使其混合均匀；（8）向溶液中加入正硅酸乙酯，继续搅拌4~12h使其充分水解，最后将溶液过滤，洗涤（异丙醇洗涤3次每次10毫升、蒸馏水洗涤5次每次10毫升），70℃干燥即得到所需要的催化剂。（6）将本专利技术制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性SiO2可见光光催化剂用于可见光或太阳光照射下的光催化反应，具有光催化降解有机物的性能。本专利技术有益效果：（1）通过调节母液调控SiO2的粒径大小。（2）本专利技术可见光光催化剂制备方法工艺简单，所需原料量少，易于控制，适于工业化生产和应用。（3）制备出的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂，可以显著提高量子效率，可用于处理工业污水、降解染料废水等。附图说明图1是实施例１制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）负载SiO2的可见光光催化剂SEM图。图2是实施例1制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）负载SiO2可见光光催化剂的紫外可见漫反射图。图3是实施例2制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）负载SiO2的可见光光催化剂SEM图。图4是实施例1制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）负载SiO2可见光光催化剂降解苯酚活性图。图5是实施例3制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）负载SiO2可见光光催化剂降解苯酚活性图。具体实施方式本实施例中的浓氨水优选质量分数28%的氨水相对密度0.91。实施例1（1）将8毫升蒸馏水加入到50毫升的异丙醇中，65℃水浴条件下搅拌均匀。（2）向混合溶液中加入1毫升的浓氨水和1毫升的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）储备液（0.02mol/L），继续搅拌5min。（3）向溶液中加入8mL的正硅酸乙酯，继续搅拌12h使其充分水解，最后将溶液过滤，洗涤（异丙醇洗涤3次每次10毫升、蒸馏水洗涤5次每次10毫升），将固体在70℃条件下烘干，得到所需的催化剂。1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）负载SiO2的可见光光催化剂的冷场扫描电镜图和紫外可见漫反射图如图1和图2所示。实施例2（1）将10毫升蒸馏水加入到50毫升的无水乙醇中，65℃水浴条件下搅拌均匀。（2）向混合溶液中加入1毫升的浓氨水和0.5毫升的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）储备液（0.01mol/L），继续搅拌5min。（3）向溶液中加入8mL的正硅酸乙酯，继续搅拌8h使其充分水解，最后将溶液过滤，洗涤（异丙醇洗涤3次每次10毫升、蒸馏水洗涤5次每次10毫升），将固体在70℃条件下烘干，得到所需的催化剂。1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）负载SiO2的可见光光催化剂的冷场扫描电镜图如图3所示。实施例3（1）将8毫升蒸馏水加入到50毫升的异丙醇中，65℃水浴条件下搅拌均匀。（2）向混合溶液中加入0.46毫升的浓氨水和1毫升的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）储备液（0.02mol/L），继续搅拌5min。（3）向溶液中加入8mL的正硅酸乙酯，继续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法，包括如下步骤：配置含有体积分数为70%~95%的异丙醇水溶液或/和体积分数为70%~95%的乙醇水溶液的母液50~80 mL；向步骤（1）的溶液中加入浓氨水调节pH值7~12，混合溶液在30~70℃的水浴条件下搅拌混合均匀；向步骤（2）的溶液中加入体积为0.2毫升~1.5毫升浓度为0.001~0.02 mol/L的1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物的N，N‑二甲基甲酰胺贮备液，搅拌后使其混合均匀；向步骤（3）的溶液中加入正硅酸乙酯，继续搅拌4~12 h使其充分水解，最后将溶液过滤，洗涤， 60~110℃干燥即得到所需要的催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种1-3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）配置含有体积分数为70%~95%的异丙醇水溶液或体积分数为70%~95%的乙醇水溶液的母液50~80mL；（2）向步骤（1）的溶液中加入浓氨水调节pH值7~12，混合溶液在30~70℃的水浴条件下搅拌混合均匀；（3）向步骤（2）的溶液中加入体积为0.2毫升~1.5毫升浓度为0.001~0.02mol/L的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的N，N-二甲基甲酰胺贮备液，搅拌后使其混合均匀；（4）向步骤（3）的溶液中加入正硅酸乙酯，继续搅拌4~12h使其充分水解，最后将溶液过滤，洗涤，60~110℃干燥即得到所需要的催化剂。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宝铨，肖淑荣，彭亦如，薛珲，刘欣萍，许兢，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35