一种基于二氧化钛修饰的ITO电极光电催化降解透明质酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于二氧化钛修饰的ITO电极光电催化降解透明质酸的方法，属于多糖降解技术领域。配制0.5

【技术实现步骤摘要】
一种基于二氧化钛修饰的ITO电极光电催化降解透明质酸的方法


[0001]本专利技术属于多糖降解
，涉及一种基于二氧化钛修饰的ITO电极光电催化降解透明质酸的方法，具体的，涉及一种以二氧化钛作为工作电极，利用光电催化降解获得低分子量透明质酸的方法。

技术介绍

[0002]透明质酸(hyaluronic acid,HA)又名玻尿酸，是一种高分子量线性大分子酸性粘多糖。其主要是由β
‑
1,3
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N
‑
乙酰基葡萄糖和β
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1,4
‑
葡萄糖醛酸的重复双糖单元组成。自然界中，透明质酸广泛存在于动物和人体结缔组织细胞间质中。透明质酸具有高度粘弹性、可塑性、超强的持水性、渗透性和良好的生物易吸收性，其在化妆品、医学、食品等领域均有着广泛的应用。研究表明，透明质酸的分子质量大小与其生物活性直接相关，低分子量透明质酸Mr在(1～8)
×
104和Mr＜104的透明质酸寡聚糖有抗肿瘤、促进创伤愈合、促进骨和血管生成、免疫调节等作用，具有潜在的应用前景。
[0003]目前，常见的透明质酸的方法主要包括：物理降解、化学降解和生物降解。其中物理降解主要是超声波降解、微波降解和辐射降解，其对降解设备要求较高，大大增加了降解的成本。化学降解主要包括酸降解、碱降解等，其反应过程不够温和，容易影响产物活性且产生较多废液。生物降解主要包括酶法降解，虽然其条件温和，专一性强，但是由于酶的价格昂贵，限制了它们的大规模应用。
[0004]光电催化降解是指光辐照与电解液接触的半导体表面所产生的光生电子
‑
空穴对被半导体或电解液结的电场所分离后与溶液中离子进行的氧化还原反应。在反应体系中产生的活性极强的自由基，再通过自由基与有机之间的加合、取代、电子转移等过程将有机物降解的过程。这种降解方法清洁，利用太阳能，对环境无污染，且反应温度低，操作简单，对设备要求低。与光催化不同的是，光电催化外加偏压能增大二氧化钛的能带弯曲程度，极大地促进了光生电子与光生空穴的有效分离，大大增加了羟基自由基和光生空穴的数量，因此，随着外加偏压的逐渐提高，光生空穴和羟基自由基的产生速率不断增大，光电化学响应明显提高，光电流和光催化降解速率不断增大。当外加电压达到一定值时，光生电子和光生空穴已得到最大限度地分离，形成饱和状态光电流。所以，当光电流接近饱和状态时，继续提高电压对光催化反应速率和光电流提高幅度不大；相反，随电压的进一步升高，光电流效率反而降低。同时，外加偏压不仅降低了界面电荷转移阻抗，更加有效地提高了光生电子和光生空穴的分离效率，而且有利于有机污染物的降解速率和产氧效率的提高。
[0005]目前光电催化降解主要研究应用在光电催化水分解制取氢燃料，光电催化固氮成氨，处理污水以及降解小分子化合物。通常处理污水中污染物的方法成本比较昂贵，对设备要求高。而光电催化降解污水可以显著的提高催化效率，节能环保低成本。多糖结构较为稳定，缺少易氧化的位点，目前也未见应用光电催化降解多糖的报道。
[0006]因此本专利技术旨在利用光电催化法对透明质酸进行降解，以制备低分子量的透明质
酸或透明质酸寡聚糖。

技术实现思路

[0007][技术问题][0008]现有降解透明质酸的方法存在作用条件不够温和、降解方法成本昂贵、设备要求高、降解率低、污染环境等问题。
[0009][技术方案][0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光电催化降解透明质酸的方法，本专利技术以二氧化钛修饰的ITO电极为光阳极，对透明质酸进行光电催化降解，降解方法清洁，反应温度低，操作简单，对设备要求低，且降解效率高。
[0011]本专利技术提供一种基于二氧化钛修饰的ITO电极光电催化降解透明质酸的方法，包括以下步骤：
[0012]S1、配制0.5
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10mg/mL的透明质酸溶液，将配制好的透明质酸溶液室温18
‑
26℃搅拌4～6h使其充分溶胀；
[0013]S2、分别加入透明质酸溶液和H2O2体积比为30～40：0～0.4到石英光化学玻璃反应器中，搅拌至均匀；以TiO2修饰的ITO电极为工作电极，Pt电极为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，构成三电极光电催化反应体系；
[0014]S3、外加偏压0～2.5V，在光条件下进行光电催化降解即可得到降解后的透明质酸。
[0015]优选的，所述TiO2修饰的ITO电极通过以下方法制备得到：
[0016](1)将ITO导电玻璃分别放置在去离子水、丙酮、无水乙醇中超声30～60min，之后用去离子水冲洗，干燥；
[0017](2)以TiO2、乙基纤维素、松油醇为原料，乙醇为溶剂，按照质量比1～2：1～2：5～7充分混合并均匀分散，经旋转蒸发去除乙醇后，便制得均匀分散的膜膏；
[0018](3)通过丝网印刷将步骤(2)所制备的膏膜印刷于ITO导电玻璃表面，印刷结束后，将导电玻璃放入烘箱，在100～150℃条件下干燥30～60min；
[0019](4)将干燥好的电极片放置于马弗炉中于450～550℃退火处理1～2h，升温速率为5～10℃/min，煅烧结束后取出，自然冷却即可得到TiO2修饰的ITO电极。
[0020]优选的，步骤(1)中在去离子水、丙酮、无水乙醇中分别超声30min。
[0021]优选的，所述TiO2的粒径为25nm。
[0022]优选的，步骤(3)中将涂好的ITO导电玻璃在150min的条件下干燥30min。
[0023]优选的，步骤(4)中干燥好的电极片放置于马弗炉中于500℃退火处理2h，升温速率为5℃/min。
[0024]优选的，步骤S1中透明质酸的浓度为2mg/mL，室温磁力搅拌4h。
[0025]优选的，步骤S2中加入40mL透明质酸溶液，体积分数为0.5％的H2O2于石英光化学玻璃反应器中(30mm
×
30mm
×
50mm)。
[0026]优选的，步骤S3中所述光照光源包括300～700W氙灯，与所述透明质酸溶液距离为1
‑
10cm。
[0027]优选的，步骤S3中光电催化降解时间为0～6h，可根据实际想要的透明质酸的分子
量大小进行选择。
[0028]优选的，步骤S3中外加偏压2.5V，光照光源为500W氙灯，与透明质酸溶液的距离为5cm，在光条件下进行光电催化降解0～6h。
[0029]本专利技术还提供了上述方法在生物、医药、精细化工等领域的应用。
[0030]本专利技术的有益效果是：
[0031]本专利技术采用140目的丝网制备出的TiO2修饰的ITO电极，操作简单而且电极表面致密均匀，光电催化性能稳定。利用其光生电子和空穴对具有较高的分离效率且光电催化性能稳定的特点，光电催化法降解高分子量的透明质酸。解决现有降解方法作用条件不够温和、降解方法成本昂贵、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化钛修饰的ITO电极光电催化降解透明质酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、配制0.5
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10mg/mL的透明质酸溶液，将配制好的透明质酸溶液室温18
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26℃搅拌4～6h使其充分溶胀；S2、分别加入透明质酸溶液和H2O2体积比为30～40：0～0.4到石英光化学玻璃反应器中，搅拌至均匀；以TiO2修饰的ITO电极为工作电极，Pt电极为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，构成三电极光电催化反应体系；S3、外加偏压0～2.5V，在光条件下进行光电催化降解即可得到降解后的透明质酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TiO2修饰的ITO电极通过以下方法制备得到：(1)将ITO导电玻璃分别放置在去离子水、丙酮、无水乙醇中超声30～60min，之后用去离子水冲洗，干燥；(2)以TiO2、乙基纤维素、松油醇为原料，乙醇为溶剂，按照质量比1～2：1～2：5～7充分混合并均匀分散，经旋转蒸发去除乙醇后，便制得均匀分散的膜膏；(3)通过丝网印刷将步骤(2)所制备的膏膜印刷于ITO导电玻璃表面，印刷结束后，将导电玻璃放入烘箱，在100～150℃条件下干燥30～60min；...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋爽，周宥先，邓安福，付颖寰，赵君，温成荣，艾春青，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：