离子液体中微波合成纳米TiO2/PMMA复合光催化剂制造技术

本发明专利技术公开了采用微波加热法分别合成[Bmim]BF4、[Bmim]PF6、[Amim]BF4三种 离子液体，并分别以该离子液体为反应介质，在微波辐射条件下制备纳米 TiO2/PMMA复合材料。用XRD，IR，SEM，TG和BET对该复合材料进行测试和 表征；并在高压汞灯下用甲基橙溶液对其进行光催化降解性能测试。结果表明，对 于不同的离子液体，都存在一个最佳制备条件，并且用离子液体作为反应介质，能够 显著提高TiO2/PMMA复合材料的光催化活性，所制备的TiO2/PMMA复合材料不需 要经过高温煅烧，就表现出极高的光催化活性；TiO2负载PMMA后，复合材料的 光催化活性得到了进一步的改善，其活性明显优于同等条件下未负载的纳米TiO2催 化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波加热法合成1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 (即BF》、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(艮P BF》、1-丁基_3-甲基咪唑六氟磷酸盐(g卩PF6)三种离子液体，尤其是涉及纳米二氧化钛/ 聚甲基丙烯酸甲酯(即Ti(VPMMA)复合材料的制备。
技术介绍
由于Ti02光催化剂具有高稳定性、耐腐蚀、对人体无害等优点而越来越受到学术界和工业界的广泛关注，可望成为一种具有广泛用途的材料。但是Ti02的光生电子-空穴容易复合，而且粉体易团聚，这些缺点均限制了Ti02的使用。大量研究表明，通过金属掺杂、半导体复合以及贵金属沉积等方法对Ti02进行改性，或者使用共轭体系的聚合物如聚噻吩、聚吡咯以及聚苯胺等以浸渍法、溶胶-凝胶法制备聚合物/ Ti02复合材料，可以提高Ti02的光催化效率]。但是无机物改性Ti02不能改变它与有机介质的相容性，而聚合物/ Ti02复合材料制备工艺复杂，这都限制了改性Ti02的使用
技术实现思路
本专利技术的目的就是专利技术一种纳米Ti(VPMMA复合材料的制备的新方法。本专利技术目的是采用具有吸电性基团-COOR的甲基丙烯酸甲酯(MMA)为聚合物单体，分别以BF4、 PF6、 BF4三种离子液体为反应介质，在微波辐射条件下制备P醒A负载的Ti02光催化复合光催化剂，使PMMA的-0)0(^基团能够传递和输送Ti02产生的电子。本专利技术离子液体中微波合成纳米Ti(VPMMA复合光催化剂的方法是这样实现的具体步骤如下(1)离子液体的制备；(2) 二氧化钛/聚甲基丙烯酸甲酯 (Ti02/PMMA)复合材料的制备。所述的步骤(1)离子液体的制备是采用物质的量之比为1 : 1的i-甲基 咪唑与溴代正丁烷或溴代烯丙基，在微波加热条件下制备中间体溴化1-丁基-3-甲基咪唑盐(Br)或溴化1_烯丙基-3-甲基咪唑盐(Br);然后用四氟硼酸钠或六氟磷酸钾与中间体反应分别制备l-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 ( BF4)、 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(PF6)、 1-烯丙基-3-甲 基咪唑四氟硼酸盐(BF4)三种离子液体。所述的步骤(2) Ti(VPMMA复合材料的制备是以钛酸丁酯为前驱物，上述步骤1制备的离子液体为反应介质，并添加无水乙醇，量取钛酸丁酯缓慢滴入到离子液体中，磁力搅拌均匀后加入十二烷基硫酸钠(SDS)，继续搅拌10min后加入甲基丙烯酸甲酯(麗A)单体再搅拌3min，然后放入微波催化/合成萃取仪中，通N2 5min后开始反应，继续通N2。待反应体系的温度升到所需温度80C时，开始逐滴滴加过硫酸钾(KPS)溶液，反应完成后，关闭微波源，让体系自然冷却至室温，停止通N2，离心抽滤，将滤饼于100。C真空干燥箱中干燥2.5h后，研细备用。所述的十二烷基硫酸钠(SDS)为0.01g。所述的将滤饼干燥是指在IO(TC真空干燥2. 5h。本专利技术能提高电子和空穴的分离率，达到提高Ti02光催化降解有机污染物 的性能，并改善了Ti02与有机材料的相容性，为制备新型的无机/有机光催化材料提供了新思路。并达到以下几点(1) 在BF4、 PFfi、 BF4三种离子液体介质中，采用微波辐 射加热用溶胶一凝胶法成功地制备出Ti(VPMMA复合光催化剂；(2) 用离子液体作为反应的介质，能够显著提高Ti(VPMMA复合材料的光催化 活性，所制备的Ti(VPMMA复合材料不需要经过高温煅烧，就表现出极高的光 催化活性，并且负载PMMA后，复合材料的光催化活性得到了进一步的改善；(3) 用微波辐射加热制备Ti02/PMMA复合材料，能够极大地降低反应温度， 显著縮短反应的时间，从而减少能耗。附图说明下面以实例进一步说明本专利技术的实质内容，但本专利技术的内容并不 限于此。图1是微波加热制备的纯PMMA和在最佳条件下制备的Ti02/PMMA复合 材料的XRD谱图。图2是Ti02/PMMA复合材料的热重曲线。图3 (a)是PMMA的SEM图。图3 (b)是Ti02/PMMA的SEM图。图3 (c)是Ti(VP腿的SEM图。图3 (d)是Ti02/PMMA的SEM图。具体实施例方式本专利技术的具体方法步骤如下 1离子液体的制备采用物质的量之比为i: i的i-甲基咪唑与溴代正丁垸(溴代烯丙基)，在微波加热条件下制备中间体溴化l-丁基-3-甲基咪唑盐Br或Br (XH-100A型微波催化合成/萃取仪)；然后用四氟硼酸钠或六氟磷酸钾与中间体 反应分别制备 BF4、 PF6、 BF4三种离子液体。 2 Ti(VPMMA复合材料的制备 以钛酸丁酯为前驱物，上述步骤1制备的离子液体为反应介质，并添加一 定量的无水乙醇。量取一定量的钛酸丁酯缓慢滴入到离子液体中，磁力搅拌均 匀后加入0. Olg十二垸基硫酸钠，继续搅拌lOmin后加入MMA单体再搅拌3min， 然后放入微波催化/合成萃取仪中，设定微波辐射功率、时间和反应温度，通N2 5min后开始反应，继续通N2。待反应体系的温度升到所需温度时，开始逐滴滴 加过硫酸钾即KPS溶液，反应进行一定时间后，关闭微波源，让体系自然冷却至室温，停止通N2，离心抽滤，将滤饼于10(TC真空干燥2.5h，研细备用。 实施例1:1、离子液体的制采用物质的量之比为i: i的i-甲基咪唑与溴代正丁垸，在微波加热条件下(500W， 80°C， 2h)制备中间体溴化l-丁基-3-甲基咪唑盐(Br) (XH-100A 型微波催化合成/萃取仪)；然后用四氟硼酸钠与中间体反应制备 BR离 子液体。图3中的a、 b、 c和d为纯PMMA和负载Ti02后的PMMA的SEM图。 2、 Ti(VPMMA复合材料的制备以钛酸丁酯为前驱物，以 BF4离子液体为反应介质，并添加17.5ml 的无水乙醇。量取3.4ml的钛酸丁酯缓慢滴入到离子液体中，磁力搅拌均匀后 加入0.01g十二烷基硫酸钠，继续搅拌10min后加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)单 体再搅拌3min，然后放入微波催化/合成萃取仪中，设定微波辐射功率(600W)、 时间(35min)和反应温度(7(TC)，通N2 5min后开始反应，继续通N2。待反应 体系的温度升到所需温度(7(TC)时，开始逐滴滴加KPS溶液，反应进行一定时 间(35min)后，关闭微波源，让体系自然冷却至室温，停止通N2，离心抽滤， 将滤饼于10(TC真空干燥2.5h，研细备用。BF4离子液体加入量为1. 7mL，钛酸丁酯与MMA的最佳体积比为3. 4 : 1，微波辐射功率(600W)、时间(35min)和反应温度(70°C)的条件下所制备的 复合材料活性较高。 实施例2:1、 离子液体的制备采用物质的量之比为i : i的i-甲基咪唑与溴代正丁垸，在微波加热条件下(500W， 80°C， 2h)制备中间体溴化1_丁基-3-甲基咪唑盐(Br) (XH-100A 型微波催化合成/萃取仪)；然后用六氟磷酸钾与中间体反应制备PF6离 子液体。2、 Ti02/PMMA复合材料的制备以钛酸丁酯为前驱物，以PF6离子液体为反应介质，并添加17.5ml的无水乙醇。量取3.4ml的钛酸丁酯缓慢滴入到三种离子液体中，磁力搅拌均 匀后加入0. Olg十二垸基硫酸钠，继续搅拌10min后加入甲基丙烯酸甲酯(MMA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子液体中微波合成纳米ＴｉＯ↓［２］／ＰＭＭＡ复合光催化剂的方法，其特征在于具体步骤如下：　（１）离子液体的制备；　（２）二氧化钛／聚甲基丙烯酸甲酯（ＴｉＯ↓［２］／ＰＭＭＡ）复合材料的制备。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毕先钧，杨艳琼，张桂琴，李丽，王昭，
申请(专利权)人：毕先钧，杨艳琼，张桂琴，李丽，王昭，
类型：发明
国别省市：53