一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4及其制备方法和用途，制备步骤如下：步骤1、ZnFe2O4的制备；步骤2、CdS/ZnFe2O4的制备；步骤3、Ppy@CdS/ZnFe2O4的制备。本发明专利技术通过分子印迹技术所构建的Ppy@CdS/ZnFe2O4复合光催化剂，由于印迹层的选择性，以及CdS与ZnFe2O4匹配的禁带宽度，可形成Z型异质结，使得本发明专利技术制备的复合光催化材料具有一定的选择性和光催化活性。

Magnetic composite photocatalyst Ppy@CdS/ZnFe2O4, preparation method and application thereof

The invention provides a composite magnetic photocatalyst Ppy@CdS/ZnFe2O4 and its preparation method and application thereof. The preparation process includes the following steps: Step 1, the preparation of ZnFe2O4; step 2, the preparation of CdS/ZnFe2O4; step 3, the preparation of Ppy@CdS/ZnFe2O4. The invention of Ppy@CdS/ZnFe2O4 composite photocatalyst by molecular imprinting technology built, because the selectivity of the imprinted layer, and CdS and ZnFe2O4, the band gap width can be formed Z type heterojunction, the photocatalytic composite material prepared by the invention has certain selectivity and photocatalytic activity.

【技术实现步骤摘要】
一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4及其制备方法和用途
本专利技术属于环境材料制备
，具体涉及一种功能化磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4复合光催化剂的制备方法及用途。
技术介绍
四环素是一类常用于邻床上各种病菌的抑制和灭杀的抗生素，由于四环素类抗生素的大量使用使其在环境中普遍存在，从而导致了细菌的耐药性，另一方面，四环素的残留会对环境产生较大影响，其可存在于土壤、地表水、地下水等，对人体产生较大伤害，因此，有效的去除四环素显得尤为重要。近年来，许多专家学者利用很多方法解决上述问题，但这些方法效率较低，又易造成二次污染，人们通过研究发现一种新技术-光催化技术，它是一种理性的绿色技术，可以将有机物降解为对环境无害的二氧化碳、水等无机物。CdS是一种典型的镉系半导体纳米光催化材料，因其独特的晶体结构表现出良好的光催化活性，成为了国内外众多学者的研究热点(H.McDaniel,M.Shim,SizeandgrowthratedependentstructuraldiversificationofFe3O4/CdSanisotropicnanocrystalheterostructures,Nano,2009(3):434-440)。CdS作为一种N型半导体纳米材料，其禁带宽度为2.4eV左右，对可见光有良好的吸收效果，而且CdS半导体的吸收光谱与太阳光的光谱很相似，能够直接利用太阳光催化降解有机污染物，是一种具有良好应用前景的光催化剂(L.Ge,J.Liu,Efficientvisiblelight-inducedphotocatalyticdegradationofmethylorangebyquantumdotssensitizedCdS-Bi2WO6,Appl.Catal.B-Environ.,2011(105):289-297)。2011年Ge等[制备了CdS量子点敏化BiWO6光催化剂，并研究其对甲基橙和苯酚的光催化降解效果。2013年，Li等(G.S.Li,L.Wu,F.Li,P.P.Xu,D.Q.Zhang,H.X.Li,PhotoelectrocatalyticdegradationoforganicpollutantsviaaCdSquantumdotsenhancedTiO2nanotubearrayelectrodeundervisiblelightirradiation,Nanoscale,2013(5):2118-2125)。通过阴极离子交换与沉积(CEDIE)的方法制备了CdS敏化的TiO2纳米管，该催化剂表现出单一催化剂不能比拟的催化活性。因此，当其与其他半导复合时，可能会表现出更好的催化活性及稳定。ZnFe2O4作为一种磁性半导体材料受到科研工作者的广泛关注(J.T.Feng,L.C.Li.In-depthstudyonadsorptionandphotocatalyticperformanceofnovelreducedgrapheneoxide-ZnFe2O4-polyanilinecomposites.JournalofAlloysandCompounds,681(2016)157-166)，当其与CdS复合形成异质结时，可有效抑制电子-空穴对的复合，在较短的时间内使大量的光生载流子迅速参与氧化还原反应进而增强光催化活性，又良好的磁性，使光催化剂更合理的回收利用，体现出可持续、低能耗、低污染的绿色化学理念。但普通CdS/ZnFe2O4光催化剂具有不能在多种目标污染物中选择性降解单一等目标物的缺点，同时，降解时间长也成为光催化剂降解污染物的一个障碍。而本专利技术利用分子印迹技术，利用模板分子与单体之间的共价或非共价作用，通过交联聚合及洗脱来制备具有特异结构、对模板分子的亲和吸附性和可识别性聚合物的技术，实现选择性去除某一种或某几种污染物。因此，我们将分子印迹聚合物修饰在CdS/ZnFe2O4光催化剂表面，从实现了对高浓度污染物中选择性降解的目的。
技术实现思路
本文以水热法为制备手段及微波辅助聚合技术，制备出一种功能化磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4复合光催化剂，能够很好的选择性降解环境废水中的四环素，具有合成简单和降解速率高的特点。本专利技术的技术方案是：一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4，所述磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4是由ZnFe2O4、CdS颗粒以及Ppy印迹层复合而成的，所述CdS颗粒负载在ZnFe2O4表面，所述Ppy印迹层包覆于所述ZnFe2O4和CdS颗粒表面。一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4的制备方法，步骤如下：步骤1、ZnFe2O4的制备：FeCl3·6H2O加入到乙二醇中，搅拌至FeCl3·6H2O全部溶解，加入醋酸铵，再加入ZnCl2继续搅拌，至溶液变澄清，然后将得到的混合溶液A转移至高压反应釜并放入烘箱中进行溶剂热反应一段时间；待烘箱自然冷却至室温后，将反应釜取出并洗涤反应釜内的固体样品，随后将样品干燥备用，记为ZnFe2O4；步骤2、CdS/ZnFe2O4的制备：将ZnFe2O4分散在去离子水中，再加入的硫酸镉和硫尿和氨水，搅拌至分散均匀，随后将得到的分散液B在恒温水浴以及惰性气体保护条件下反应，待反应结束并自然冷却至室温后，洗涤固体产物，干燥备用，记为CdS/ZnFe2O4；步骤3、磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4的制备：将吡咯(pyrrole)和CdS/ZnFe2O4加入到三氯甲烷中，再加入TRIM(丙烯酸酯，交联剂)，将混合液C进行超声处理分散均匀后再加入四环素(TC)和偶氮二异丁腈(AIBN，引发剂)之后，继续超生搅拌，然后置于微波反应器中，进行微波反应；反应结束后，洗涤固体产物，再将洗涤后的固体产物转移到石英光催化反应瓶中，向含有固体产物的反应瓶中加入去离子水后，放入汞灯反应器中，直接开灯，开搅拌，通惰性气体，光照一段时间后收集并洗涤固体样品，随后将固体样品干燥备用，得到磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4。步骤1中，所述FeCl3·6H2O、乙二醇、无水醋酸钠、ZnCl2的用量比为2～4mmol:40～100mL:20～40mmol:1～2mmol；所述溶剂热反应的温度为210℃，所述时间为24～72h。步骤2中，所述ZnFe2O4、去离子水、硫酸镉、硫脲、氨水的用量比为0.1～0.4g:50～150mL:0.05～0.15g:0.03～0.09g:5～15mL；所述惰性气体为氮气；恒温水浴的温度为60℃，反应时间为3小时。步骤3中，所述吡咯、CdS/ZnFe2O4、三氯甲烷、TRIM、AIBN、四环素的用量比为0.2～0.6mL:0.1～0.3g:10～20mL:0.05～0.15mL:0.002～0.08mL:0.002～0.08g；所述微波反应的条件为40℃，600W功率，800转速，反应1h；所述惰性气体为氮气。所制得的磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4用于选择性光催化降解废水中存在四环素污染物。本专利技术的技术效果为：(1)本专利技术描述了一种功能化磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4及其制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4，其特征在于，所述磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4是由ZnFe2O4、CdS颗粒以及Ppy印迹层复合而成的，所述CdS颗粒负载在ZnFe2O4表面，所述Ppy印迹层包覆于所述ZnFe2O4和CdS颗粒表面。

【技术特征摘要】
1.一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4，其特征在于，所述磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4是由ZnFe2O4、CdS颗粒以及Ppy印迹层复合而成的，所述CdS颗粒负载在ZnFe2O4表面，所述Ppy印迹层包覆于所述ZnFe2O4和CdS颗粒表面。2.一种磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、ZnFe2O4的制备：FeCl3·6H2O加入到乙二醇中，搅拌至FeCl3·6H2O全部溶解，加入无水醋酸钠，再加入ZnCl2继续搅拌，至溶液变澄清，然后将得到的混合溶液A转移至高压反应釜并放入烘箱中进行溶剂热反应一段时间；待烘箱自然冷却至室温后，将反应釜取出并洗涤反应釜内的固体样品，随后将样品干燥备用，记为ZnFe2O4；步骤2、CdS/ZnFe2O4的制备：将ZnFe2O4分散在去离子水中，再加入的硫酸镉和硫尿和氨水，搅拌至分散均匀，随后将得到的分散液B在恒温水浴以及惰性气体保护条件下反应，待反应结束并自然冷却至室温后，洗涤固体产物，干燥备用，记为CdS/ZnFe2O4；步骤3、磁性复合光催化剂Ppy@CdS/ZnFe2O4的制备：将吡咯和CdS/ZnFe2O4加入到三氯甲烷中，再加入丙烯酸酯，将混合液C进行超声处理分散均匀后再加入四环素和偶氮二异丁腈之后，继续超生搅拌，然后置于微波反应器中，进行微波反应；反应结束后，洗涤固体产物，再将洗涤后的固体产物转移到石英光催化反应瓶中，向含有固体产物的反应瓶中加入去离子水后...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志，于洋，唐旭，高乃玲，逯子扬，霍鹏伟，闫永胜，李春香，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32