一种Ag‑POPD嵌入型磁性印迹光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Ag‑POPD嵌入型磁性印迹光催化剂及其制备方法，按照下述步骤进行：步骤1：CoFe2O4的制备；步骤2：聚邻苯二胺的制备；步骤3：银负载的聚邻苯二胺的制备；步骤4：Ag‑POPD嵌入型磁性印迹光催化剂的制备。本发明专利技术将光催化技术和表面印迹技术相结合，体系中不采用无机半导体作为光催化材料，而是采用Ag‑POPD作为光催化材料并将其嵌入到表面印迹层中，实现了光催化活性和选择性的双重提升，同时简化了制备过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境材料制备
，具体涉及一种Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂及其制备方法。
技术介绍
针对普通光催化材料分离回收难和无选择性的缺陷，磁性材料和表面印迹技术的引入成为了必然。表面印迹技术的引入可以提高普通光催化材料的选择性，但表面印迹层的包覆也覆盖了活性位点，同时还降低了光利用率，因此，普通磁性印迹光催化材料仍然存在光催化活性与选择性无法同时提高的难题。聚邻苯二胺(POPD)是一种常见的有机聚合物，具有易于合成、稳定性好、成本低和光电性能独特等优点，同时POPD还含有易于发生反应的氨基基团。考虑到表面印迹层具有特定的结构组成方式，可以POPD作为功能单体引入表面印迹层，但POPD的禁带宽度较窄，在光照射下所产生的光生电子和光致空穴很容易再次复合，导致其光催化活性不高，为了提高其光生电子和光致空穴的分离效率，进一步改善其光催化活性，可以使用Ag来负载POPD。另一方面，考虑到光催化材料的分离回收问题，球形磁性材料(CoFe2O4)可以作为载体被引入到该光催化体系中。因此，专利技术人首先以溶剂热法制备了球形磁性材料—CoFe2O4，并以其为载体；同时以邻苯二胺(OPD)为单体，制备了聚邻苯二胺(POPD)，并进一步负载Ag制备了Ag-POPD；最后利用微波聚合法，再结合表面印迹技术，制备出了Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂。该磁性印迹光催化剂不仅具有良好磁分离特性，还具有较高光催化活性和三维智能识别/选择性光催化降解环丙沙星的能力。
技术实现思路
本专利技术以溶剂热法和微波聚合法等为制备手段，再结合表面印迹技术，制备出一种Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂。其优点在于既具有较高光催化活性，又具有较好选择性，同时具有良好磁分离特性的印迹光催化剂；体系中不采用无机半导体作为光催化材料，而是采用Ag-POPD作为光催化材料并将其嵌入到表面印迹层中，实现了光催化活性和选择性的双重提升，同时简化了制备过程；Ag的负载，有效地转移了POPD产生的光生电子，进一步提高了材料的光催化活性。本专利技术采用的技术方案是：一种Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂，所述的嵌入型磁性印迹光催化剂由CoFe2O4、Ag、POPD以及可三维智能识别环丙沙星的表面印迹层复合而成；所述表面印迹层包覆在CoFe2O4的外表面；所述Ag-POPD嵌入在表面印迹层当中；将0.1g该Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂用于100mL10mg/L的环丙沙星溶液的模拟太阳光光催化降解，在90min内降解率达到了94.38％。一种Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂的制备方法，按照下述步骤进行：步骤1：CoFe2O4的制备：称取FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O加入到乙二醇中，形成澄清的溶液后，再加入乙酸铵，并在室温条件下搅拌，之后转入反应釜中进行恒温热反应，反应结束后，冷却至室温并洗涤，真空干燥即得到CoFe2O4；步骤2：聚邻苯二胺(POPD)的制备：称取邻苯二胺(OPD)溶于三氯甲烷中，配成有机相溶液；再将过硫酸铵溶于蒸馏水中，配成水相溶液；然后将有机相溶液先移入广口瓶中，随后将水相溶液通过玻璃棒引流加入到广口瓶中，在室温条件下放置一段时间，洗涤产物并真空干燥，得到聚邻苯二胺(POPD)，待用；步骤3：银负载的聚邻苯二胺(Ag-POPD)的制备：称取步骤2得到的POPD加入到硝酸银溶液中，机械搅拌，之后逐滴加入硼氢化钠溶液，再机械搅拌，最后将所得到的产物洗涤并真空干燥，得到银负载的聚邻苯二胺(Ag-POPD)；步骤4：Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂的制备：称取CoFe2O4和Ag-POPD加入到含有二甲亚砜的微波反应瓶中并密封，进行磁力搅拌操作A后，再加入环丙沙星(CIP)，继续在密封条件下进行磁力搅拌操作B，反应结束后，先通氮气，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和偶氮二异庚腈，之后将微波反应瓶放入微波反应器中进行反应；反应结束后，取出微波反应瓶并洗涤产物，再将产物真空干燥，将固体产物浸没到含有蒸馏水的光催化反应瓶中，再将该光催化反应瓶放入光化学反应器中，打开磁力搅拌，通空气，用模拟太阳光照射后，洗涤固体产物并真空干燥，即得到Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂。步骤1中，所使用的FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、乙二醇和乙酸铵的用量比为4mmol：2mmol：70mL：30mmol；所述的搅拌的时间为30min；所述的恒温热反应的温度为210℃，反应时间为48h。步骤2中，配制有机相溶液时，所使用的邻苯二胺和三氯甲烷的用量比为2.16g：30mL；配制水相溶液时，所使用的过硫酸铵和蒸馏水的用量比为2.128g：30mL；所述的有机相溶液与水相溶液的体积比为1：1；所述的放置时间为24h。步骤3中，所使用的POPD、硝酸银溶液和硼氢化钠溶液的用量比为1.45g：320mL：380mL；所述硝酸银溶液和硼氢化钠溶液的浓度均为0.025molL-1；所述POPD和硝酸银溶液混合的超声机械搅拌时间为1h；所述加入硼氢化钠溶液后的机械搅拌时间为1.5h。步骤4中，所使用的CoFe2O4、Ag-POPD、二甲亚砜、环丙沙星(CIP)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和偶氮二异庚腈的用量比为0.5g：0.01～1g：50mL：0.05g：0.5mL：0.005g；所述的磁力搅拌操作A、B均在30℃下进行，搅拌时间均为1h；所述通入氮气的时间为10min；所述在微波反应器中的反应时间为20～100min，反应温度为40℃，功率为600W，搅拌转速为500rpm/min；在加入蒸馏水并置于光催化反应器之后，磁力搅拌的转速为500rpm/min，模拟太阳光照射的时间为3h。步骤1到步骤4中，所述真空干燥的温度均为50℃，烘干时间均为12h。该Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂对环丙沙星拥有非常好的三维智能识别/选择性光催化降解能力。本专利技术的有益效果：(1)球形CoFe2O4的引入有效地提升了光催化材料的磁分离特性。(2)Ag的负载，有效地转移了POPD产生的光生电子，提高了材料的光催化活性。(3)将光催化技术和表面印迹技术相结合，体系中不采用无机半导体作为光催化材料，而是采用Ag-POPD作为光催化材料并将其嵌入到表面印迹层中，实现了光催化活性和选择性的双重提升，同时简化了制备过程。附图说明图1为不同样品的XRD谱图，a为Ag-POPD、b为CoFe2O4、c为Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂、d为磁性非印迹光催化剂；图2为不同样品的FT-IR谱图，a为CoFe2O4、b为Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂；图3为不同样品的TEM和SEM谱图，a和c为CoFe2O4、b和d为Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂；图4为Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂的N2吸附-脱附曲线，插图为孔径分布图；图5为不同样品的固体紫外漫反射谱图，a为CoFe2O4、b为Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂；图6为不同样品的磁化曲线，a为CoFe2O4、b为Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂；插图为Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂的磁分离回收图，图7为不同光催化剂的吸附容量考察图，a为CoFe2O4、b为Ag-POPD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ag‑POPD嵌入型磁性印迹光催化剂，其特征在于，所述的嵌入型磁性印迹光催化剂由CoFe2O4、Ag、POPD以及可三维智能识别环丙沙星的表面印迹层复合而成；所述表面印迹层包覆在CoFe2O4的外表面；所述Ag‑POPD嵌入在表面印迹层当中；将0.1g该Ag‑POPD嵌入型磁性印迹光催化剂用于100mL 10mg/L的环丙沙星溶液的模拟太阳光光催化降解，在90min内降解率达到了94.38％。

【技术特征摘要】
1.一种Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂，其特征在于，所述的嵌入型磁性印迹光催化剂由CoFe2O4、Ag、POPD以及可三维智能识别环丙沙星的表面印迹层复合而成；所述表面印迹层包覆在CoFe2O4的外表面；所述Ag-POPD嵌入在表面印迹层当中；将0.1g该Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂用于100mL10mg/L的环丙沙星溶液的模拟太阳光光催化降解，在90min内降解率达到了94.38％。2.权利要求1所述的一种Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：步骤1、CoFe2O4的制备：称取FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O加入到乙二醇中，形成澄清的溶液后，再加入乙酸铵，并在室温条件下搅拌，之后转入反应釜中进行恒温热反应，反应结束后，冷却至室温并洗涤，真空干燥即得到CoFe2O4；步骤2、聚邻苯二胺的制备：称取邻苯二胺溶于三氯甲烷中，配成有机相溶液；再将过硫酸铵溶于蒸馏水中，配成水相溶液；然后将有机相溶液先移入广口瓶中，随后将水相溶液通过玻璃棒引流加入到广口瓶中，在室温条件下放置一段时间，洗涤产物并真空干燥，得到聚邻苯二胺，待用；步骤3、银负载的聚邻苯二胺的制备：称取步骤2得到的POPD加入到硝酸银溶液中，机械搅拌，之后逐滴加入硼氢化钠溶液，再机械搅拌，最后将所得到的产物洗涤并真空干燥，得到银负载的聚邻苯二胺；步骤4、Ag-POPD嵌入型磁性印迹光催化剂的制备：称取CoFe2O4和Ag-POPD加入到含有二甲亚砜的微波反应瓶中并密封，进行磁力搅拌操作A后，再加入环丙沙星，继续在密封条件下进行磁力搅拌操作B，反应结束后，先通氮气，再加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和偶氮二异庚腈，之后将微波反应瓶放入微波反应器中进行反应；反应结束后，取出微波反应瓶并洗涤产物，再将产物真空干燥，将固体产物浸没到含有蒸馏水的光催化反应瓶中，再将该光催化反应瓶放入光化学反应器中，打开磁力搅拌，通空气，用模拟太阳光照射后，洗涤固体产物并真空干燥，即得到Ag-POPD嵌入型磁性印迹...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯子扬，郭强，王友山，宋旼珊，朱志，赵晓旭，高乃玲，闫永胜，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32