一种具有吸附-催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有吸附

【技术实现步骤摘要】
一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化降解
，更具体地说，涉及一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]染料被定义为是一种天然或合成的化学物质，它被广泛应用于纸张、皮革、药物、化妆品、塑料和纺织等行业中。据估计，每年生产的染料数量超过10000吨，其中占染料总生产量1％的染料会被排入水体中，导致自然水体环境遭到严重破坏。这些染料废水具有致癌性，会威胁到人类和动物的生命。因此，染料废水的处理受到了广大环境领域学者们的关注。
[0003]目前，常见的处理染料废水的方法有：(1)物理法，利用过滤、吸附、截留等原理将染料分子在不发生化学反应的条件下被转移到其他地方，例如膜过滤、吸附法、膜分离法等；(2)生物法，在细菌、真菌等微生物的作用下降解水中的染料分子，将染料分子无害化、绿色化的处理，例如白腐菌脱色法、细菌辅助生物降解法、藻类辅助生物降解法等；(3)化学法，让水体中的染料分子与额外投加的化学药剂发生化学反应，从而达到去除染料的目的，或是在光、辐射等其他附加条件下，使染料分子的形态、结构等发生化学变化而被降解，包括高级氧化法(AOPs)、电化学氧化法、电
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芬顿法、光催化法等。由于物理法只能将染料从液相水体中转移到固相中，无法从根本上去除染料分子；而生物法去除水体中染料分子效果不稳定且对反应条件要求较高；化学法可以高效地去除水体中的染料分子，但也会面临制作成本过高、化学试剂难以回收再利用的问题。而采用物理吸附法将染料分子富集起来，再用化学法中的光催化法降解染料废水，对实际应用中染料废水的处理具有一定的意义。因此，研发制备出一种对阴离子染料具有很好的吸附效果且对阳离子染料具有一定降解效果的催化剂材料，对于染料废水处理技术在创新和实际应用方面具有一定意义。
[0004]现有研究表明，由于聚苯胺自身的结构特性，分子可以附着在聚苯胺分子上(物理吸附能力)；酸掺杂形成的聚苯胺还具有亚胺基团，可以吸附极性有机分子(离子吸附能力)；它还可以与其他材料形成复合物(共价吸附能力)。这些可为制备聚苯胺/硫化铜复合光催化剂及其应用于染料废水的降解提供技术支撑。
[0005]经检索，中国专利申请号为CN202010806979.7公开了一种石墨烯/g
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C3N4/聚苯胺的制备方法，其将聚苯胺/g
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C3N4二元复合物、单层氧化石墨烯和抗坏血酸在去离子水中混合，并对其进行水热处理，制得三元复合可见光催化剂。
[0006]专利申请号为CN202010390114.7公开了一种二氧化锡/聚苯胺纳米线复合光催化剂的制备方法，先单独制得聚苯胺纳米线，再将其与二氧化锡前驱体溶液混合，置于紫外灯下辐照制备而成。
[0007]专利申请号为CN201810143007.7公开了一种包含聚苯胺的气敏材料的制备方法，采用一步水热合成法制备了易制备、后处理简单、易于分离提纯的聚苯胺/氧化铁复合催化
剂，对氨气具有优异的检测性能。
[0008]专利申请号为CN202010297553.3公开了一种羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺
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MnFe2O4尖晶石催化剂的制备方法及应用，该专利技术以羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺为载体，原位负载MnFe2O4尖晶石，可有效降解模拟废水中的甲基橙且具有良好的稳定性。
[0009]另外，Wu,Hsiao
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Han等(Synergistic effect of hydrochloric acid and phytic acid doping on polyaniline
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coupled g C3N
4 nanosheets for photocatalytic Cr(VI)reduction and dye degradation.ACS Applied Materials&Interfaces.2019)报道了盐酸和植酸共掺杂聚苯胺偶联g
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C3N4纳米片的制备方法，并考察了其催化还原Cr(
Ⅵ
)和降解染料的协同效应。Pei,Zengxia等(Synergistic effect in polyaniline
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hybrid defective ZnO with enhanced photocatalytic activity and stability.The Journal of Physical Chemistry C.2014)报道了采用化学吸附结合法结合冷等离子体处理技术制备了聚苯胺杂化缺陷氧化锌纳米颗粒，考察了其对甲基橙和4
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甲基嘧啶的光催化降解效果。Sambaza,Shepherd Sundayi等(Polyaniline
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coated TiO
2 nanorods for photocatalytic degradation of Bisphenol A in water.ACS Omega.2020)报道了聚苯胺包覆TiO2纳米棒的制备方法，进一步研究其在紫外光下降解双酚A的效果。
[0010]目前聚苯胺常与ZnO、TiO2等催化剂复合，并未有人用原位沉淀法制备聚苯胺/硫化铜并将其应用于阴离子燃料的吸附和阳离子染料的降解。现有的聚苯胺复合催化剂大多不能既吸附又降解阳离子染料，染料废水的处理复杂且成本较高。

技术实现思路

[0011]1.专利技术要解决的技术问题
[0012]鉴于现有的染料废水处理较为复杂，成本高的问题，本专利技术提供了一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂及其制备方法和应用，利用原位沉淀法将硫化铜与聚苯胺进行复合获得催化剂，既能对阴离子染料进行物理吸附，又能对阳离子染料进行化学降解，能够很好的去除废水中染料。
[0013]2.技术方案
[0014]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0015]本专利技术的一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂的制备方法，其步骤为：
[0016]步骤一、在一定摩尔浓度的盐酸溶液中加入一定量的苯胺溶液，并超声至均匀混合；
[0017]步骤二、在步骤一得到的溶液中，边搅拌边滴加一定质量的过硫酸铵溶液，充分反应搅拌12h；
[0018]步骤三、利用原位沉淀反应，在步骤二的溶液中，滴加硝酸铜和Na2S溶液，获得聚苯胺/硫化铜复合光催化剂；
[0019]步骤四、利用去离子水和无水乙醇对聚苯胺/硫化铜复合光催化剂进行冲洗并烘干，得到聚苯胺/硫化铜复合光催化剂成品。
[0020]更进一步地，所述的步骤一中，盐酸溶液的摩尔浓度为0.5mol/L，体积为50mL；溶液中加入1.6mL的苯胺溶液；超声时间大于等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂的制备方法，其特征在于，其步骤为：步骤一、在一定摩尔浓度的盐酸溶液中加入一定量的苯胺溶液，并超声至均匀混合；步骤二、在步骤一得到的溶液中，边搅拌边滴加一定质量的过硫酸铵溶液，充分反应搅拌12h；步骤三、利用原位沉淀反应，在步骤二的溶液中，滴加硝酸铜和Na2S溶液，获得聚苯胺/硫化铜复合光催化剂；步骤四、利用去离子水和无水乙醇对聚苯胺/硫化铜复合光催化剂进行冲洗并烘干，得到聚苯胺/硫化铜复合光催化剂成品。2.根据权利要求1所述的一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中，盐酸溶液的摩尔浓度为0.5mol/L，体积为50mL；溶液中加入1.6mL的苯胺溶液；超声时间大于等于30min。3.根据权利要求1或2所述的一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中，利用磁力搅拌器对溶液进行搅拌；所述的过硫酸铵质量为4.56g，溶于50mL去离子水中；在15
±
5℃，pH为2～10，搅拌转速为100～150r/min的条件下，充分反应搅拌12h，溶液颜色从透明逐渐变为深墨绿色，表明聚苯胺生成。4.根据权利要求3所述的一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中，利用原位负载纳米硫化铜，在生成聚苯胺的基础上，边搅拌边滴加硝酸铜溶液，并充分反应搅拌；再边搅拌边滴加Na2S溶液，并充分反应搅拌12h。5.根据权利要求4所述的一种具有吸附
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催化降解染料功能的聚苯胺/硫化铜复合光催化剂的制备方法，其特征在于：在聚苯胺中滴加50mL，一定浓度的硝酸铜溶液，在15
±
5℃，pH为2～10，搅拌转速为100～150r/min的条件下，充分反...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建华，方璐，甘信宏，孟冠华，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：