一种高效降解霉菌毒素的光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种对黄曲霉毒素B1、展青霉素和玉米赤霉烯酮等霉菌毒素具有高效光催化降解性能的光催化剂，使用Fe/Zn金属有机骨架材料作为前驱体，通过吸附

【技术实现步骤摘要】
一种高效降解霉菌毒素的光催化剂及其制备方法


[0001]本申请涉及光催化剂及其制备方法，特别是适用于对黄曲霉毒素B1、展青霉素和玉米赤霉烯酮等霉菌毒素进行高效光催化降解的光催化剂。

技术介绍

[0002]现如今，食品安全问题尤其是霉菌毒素污染问题越发引起人们的广泛关注。霉菌毒素是霉菌在其所污染的食品中产生的有毒代谢产物，对人类和牲畜的健康构成严重威胁，并在全世界造成巨大的经济损失。最常见的霉菌毒素是黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1)、展青霉素(patulin，中文也称棒曲霉素)和玉米赤霉烯酮(zearalenone)。这些霉菌毒素表现出很强的化学和热稳定性，生物降解、物理吸附和化学反应等传统方法难以去除和降解霉菌毒素。其中，生物降解过程耗时，物理吸附造成二次污染；基于化学反应的方法复杂且经常产生其他有毒物质。另外，有报导，使用基于Cu
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BET金属有机骨架的多孔碳质材料作为吸附剂从植物油中去除黄曲霉毒素B1，用乳酸菌作为生物防治剂降解原汁或生梨汁中的展青霉素，使用粘土矿物降解畜牧业和环境中的黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮。很遗憾，这些方法不能完全消除这些霉菌毒素，并可能造成二次污染。因此，仍然需要开发更高效、环保和低成本的方法来去除黄曲霉毒素B1、展青霉素和玉米赤霉烯酮。光催化因其易于操作、高效和低成本而脱颖而出，成为最先进的有毒物质降解技术之一。它被广泛用于去除环境中的有机污染物，ZnFe2O4等光催化剂可以将有机污染物降解为无害材料。然而，ZnFe2O4的光催化活性受到光生电子和空穴快速复合的限制，降解能力表现不佳。

技术实现思路

[0003]本专利技术使用Fe/Zn金属有机骨架材料作为前驱体，通过简单的吸附
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热解法制备一种新型光催化剂材料即La
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ZnFe2O4@Fe3O4@C磁性杂化复合材料，通过使用该光催化剂开展对黄曲霉毒素B1、展青霉素和玉米赤霉烯酮的光催化降解试验发现，其表现出对这些霉菌毒素优异的光催化降解性能，并且表现出较高的循环降解稳定性。
[0004]本专利技术使用的试剂包括六水硝酸锌[Zn(NO3)2·
6H2O]、六水氯化铁(III)[FeCl3·
6H2O]、六水硝酸镧(III)[La(NO3)3·
6H2O]、对苯二甲酸、N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇，上述试剂购自国药集团化学试剂有限公司。黄曲霉毒素B1、展青霉素和玉米赤霉烯酮购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。所有试剂均为分析纯，不经任何处理直接使用。
[0005]本专利技术光催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0006](1)将一定量的对苯二甲酸均匀分散到N,N
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二甲基甲酰胺中；然后，在连续磁力搅拌下，加入FeCl3·
6H2O和Zn(NO3)2·
6H2O，倒入反应釜，加热，随后自然冷却至室温后，对析出物进行离心处理，用N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇洗涤，干燥，得到Fe/Zn金属有机骨架材料；
[0007](2)将粉末状Fe/Zn金属有机骨架材料分散到含La(NO3)3·
6H2O的乙醇溶液中，在连续磁力搅拌下掺杂La，离心并干燥，得到La掺杂的Fe/Zn金属有机骨架材料，将其在氮气环境下煅烧从而得到La掺杂的ZnFe2O4@Fe3O4@C磁性杂化复合材料。
[0008]优选的，步骤(1)中，每100mL的N,N
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二甲基甲酰胺加入20～25mmol的对苯二甲酸。
[0009]优选的，步骤(1)中，每100mL的N,N
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二甲基甲酰胺加入23mmol的对苯二甲酸。
[0010]优选的，步骤(1)加热时，在160℃下加热10小时。
[0011]优选的，步骤(1)中，用N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇进行洗涤时，洗涤次数为3次。
[0012]优选的，步骤(1)中，干燥时，在80℃干燥15h。
[0013]优选的，步骤(2)中，每10mL乙醇溶液配0.1g的La(NO3)3·
6H2O。
[0014]优选的，步骤(2)中，在500℃下煅烧30分钟。
[0015]本专利技术使用Fe/Zn金属有机骨架材料作为前驱体，通过简单的吸附
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热解法制备新型光催化剂材料即La
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ZnFe2O4@Fe3O4@C磁性杂化复合材料，通过该光催化剂对黄曲霉毒素B1、展青霉素和玉米赤霉烯酮试验发现，其表现出对这些生物毒素优异的光催化降解性能，并且表现出较高的循环降解稳定性，为一种绿色环保高效的新型光催化剂。
附图说明
[0016]图1(a)不同光催化剂对黄曲霉毒素B1的光催化降解结果；
[0017](b)不同光催化剂的动力学曲线；
[0018](c)La
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ZnFe2O4@Fe3O4@C光催化降解黄曲霉毒素B1的五次循环降解结果；
[0019](d)La
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ZnFe2O4@Fe3O4@C对展青霉素和玉米赤霉烯酮的光催化降解结果。
具体实施例
[0020]以Fe/Zn金属有机骨架材料作为前驱体，Fe/Zn金属有机骨架材料是根据典型的溶剂热法合成的。首先，将35mmol对苯二甲酸均匀分散到150mL的N,N
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二甲基甲酰胺中。然后，加入18mmol FeCl3·
6H2O和8mmol Zn(NO3)2·
6H2O，连续磁力搅拌30分钟，随后，将获得的混合物转移到200mL的反应釜中，在160℃下加热10小时。高压釜自然冷却至室温后，对析出物进行离心处理，用N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇洗涤3次，在80℃下干燥15h，得到Fe/Zn金属有机骨架材料。然后，将1.0g粉末状Fe/Zn金属有机骨架材料分散到含0.1gLa(NO3)3·
6H2O的10mL乙醇溶液中。在连续20分钟磁力搅拌下掺杂La。离心处理并在80℃下干燥12小时，得到La掺杂的Fe/Zn金属有机骨架材料，将其在N2氛围下的管式炉中以2℃/min的加热速率在500℃下煅烧30分钟，从而得到一种光催化剂即La
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ZnFe2O4@Fe3O4@C磁性杂化复合材料。
[0021]采用光化学反应器(购自上海鄂禾仪器有限公司)上进行紫外光照射，测试本专利技术制备的光催化剂对黄曲霉毒素B1、展青霉素和玉米赤霉烯酮进行降解的光催化活性。采用Fe3O4@C、ZnFe2O4@Fe3O4@C作为对比例。使用500W汞灯(λ≤420nm)作为光源。在光催化降解实验中，将20mg光催化剂分散在分别含有黄曲霉毒素B1(5mg/L)、展青霉素(5mg/L)和玉米赤霉烯酮(5mg/L)的新鲜溶液中。将所得悬浮液在黑暗环境中搅拌30分钟以达到吸附
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解吸平衡。然后，打开汞灯并将悬浮液暴露在紫外光下。每隔一段时间，从光化学反应器中取出少量悬浮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化剂的制备方法，其特征在于，以Fe/Zn金属有机骨架材料作为前驱体制备光催化剂，该制备方法包括如下步骤：(1)将一定量的对苯二甲酸均匀分散到N,N
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二甲基甲酰胺中；然后，在连续磁力搅拌下，加入FeCl3·
6H2O和Zn(NO3)2·
6H2O，倒入反应釜，加热，随后自然冷却至室温后，对析出物进行离心处理，用N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇洗涤，干燥，得到Fe/Zn金属有机骨架材料；(2)将粉末状Fe/Zn金属有机骨架材料分散到含La(NO3)3·
6H2O的乙醇溶液中，在连续磁力搅拌下掺杂La，离心并干燥，得到La掺杂的Fe/Zn金属有机骨架材料，随后在氮气环境下煅烧从而得到La掺杂的ZnFe2O4@Fe3O4@C磁性杂化复合材料。2.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，每100mL的N,N
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二甲基甲酰胺中加入20～25mmol的对苯二甲酸。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：程科军，杨小炳，潘俊杰，程文亮，谢樟富，
申请(专利权)人：浙江遂昌利民药业有限公司，
类型：发明
国别省市：