本发明专利技术属于光催化剂制备技术领域，涉及溶胶-凝胶-光引发聚合印迹的方法，特别涉及一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术公开了一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的制备方法，是在粉煤灰经活化后的漂珠表面包覆二氧化钛制得TiO2-漂珠负载型光催化剂，再利用离子印迹技术将过渡金属离子固载在催化剂表面而不用洗脱，从而在催化剂表面形成一个循环体系，加速电荷转移，使其达到协同或促进光催化降解环境中的有机污染物的目的。利用本发明专利技术所公开的方法制备的M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂，实现了光生电子与空穴对的有效分离，能够有效的利用光源，达到降解环境中抗生素废水的应用目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化剂制备
，涉及溶胶-凝胶-光引发聚合印迹的方法，特别涉及一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，水环境中不断探测到药物化合物(包括抗生素)的存在，地表水、地下水、污水甚至是饮用水里都能发现这些化合物的存在。在所有引起环境污染的药物化合物中，抗生素由于其在兽医学和人类医学中的高消费率而占有重要地位。绝大部分抗生素不能完 境。环境中的残留抗生素会诱导产生耐药性细菌，影响环境中的微生物，从而破坏生态系统的平衡，也会影响植物的生长发育，甚至影响到人类健康，所以合理处理生活废水中的抗生素医药废水是比较重要的一个环节。目前，光催化技术已广泛应用研究于环境中的废水处理的技术。人们对半导体及复合半导体进行改性来处理环境污染取得很好的效果，特别是对二氧化钛(TiO2)的改性都在很大程度上提高了其催化活性，解决了仅局限于紫外光区的光降解活性，使其在可见光(太阳光)下能够有效的处理生活中的废水、废气等污染物。导电聚合物具有不同的结构，特殊的掺杂机制，优良的环境稳定性，易于制备以及高导电性。利用导电聚合物修饰TiO2，修饰后的TiO2在可见光下的光催化活性有所提高，这是由于导电聚合物对可见光的吸收以及可作光生电荷分离的有效载体。掺杂金属离子可改变TiO2禁带宽度和减少电子一空穴的复合，这有助于改善其对可见光的吸收，抑制光生载流子的复合，提高光催化反应的量子产率，对降解有机污染物的效率有明显的提高。分子印迹技术是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。因此，专利技术人引入了离子印迹技术，将选定的过渡金属离子通过离子印迹技术将其固载在催化剂表面而不用洗脱，从而在催化剂表面形成一个循环体系，加速电荷转移，使其达到协同或促进光催化降解环境中的有机污染物的目的。
技术实现思路
一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的制备方法，是在粉煤灰经活化后的漂珠表面包覆二氧化钛制得TiO2-漂珠负载型光催化剂，再利用离子印迹技术将过渡金属离子固载在催化剂表面。本专利技术所述的活化的漂珠是将粉煤灰微珠通过水浮选得到的漂珠，按照惯常工序经漂洗、酸化、焙烧等处理得到。本专利技术所述的TiO2-漂珠负载型光催化剂的制备包括如下步骤步骤A、将钛酸四丁酯与无水乙醇混合并分散均匀，其中钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为 I :4 ; 步骤B、向上述体系中逐滴加入由浓盐酸、蒸馏水和无水乙醇组成的混合液，搅拌至溶胶状，制得二氧化钛溶胶，其中浓盐酸蒸馏水无水乙醇的体积比为1:15:180，所述盐酸浓度为36 38% ； 步骤C、将上述步骤制得的活化的漂珠加入步骤B制得的二氧化钛溶胶中，搅拌至凝胶状，室温下陈化； 步骤D、在空气氛围中以40(T60(TC煅烧4h，自然冷却至室温。本专利技术所述的利用离子印迹技术将过渡金属离子固载在催化剂表面包括如下步骤 步骤A、将上述步骤制得的TiO2-漂珠负载型光催化剂加入到含邻苯二胺和过渡金属硝酸盐的蒸馏水溶液中，并用浓盐酸调整溶液PH值为2飞，其中所述的TiO2-漂珠负载型光催化剂蒸馏水邻苯二胺过渡金属硝酸盐的比例为I g :4(Tl00mL O. 0025 O. 3g:(T0. 02g，其中所述浓盐酸浓度为36 38% ； 步骤B、将步骤A的混合溶液超声分散后，无光静置24h ； 步骤C、在紫外光条件下光照反应(TeOmin后回收过滤固体颗粒，其中所述紫外光300W, λ<420nm ； 步骤D、用O. 04mol/L的Na2CO3溶液和去离子水将固体颗粒洗至中性，并用无水乙醇淋洗； 步骤E、将步骤D所得固体颗粒置于60°C的真空干燥箱中烘干。本专利技术所述的过渡金属硝酸盐可以是Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、W、Re、Os中的一种或者几种上述金属硝酸盐任意比例的混合物。在本专利技术的一个较优实施例中，本专利技术所述的过渡金属硝酸盐可以是Zn、Cu、Cr、Fe、Co、Ni中的一种或者几种上述金属硝酸盐任意比例的混合物。利用本专利技术采用溶胶-凝胶技术制备出TiO2-漂珠复合光催化剂，用离子印迹技术对其进行表面修饰制备出具有较高催化活性的离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂，并将之应用于废水中抗生素的降解。光催化活性评价实验方法 在DW-Ol型光化学反应仪(购自扬州大学教学仪器厂)中进行，可见光灯照射，将抗生素模拟废水加入反应器中并测定其初始值，然后加入复合光催化剂，磁力搅拌并开启曝气装置通入空气保持催化剂处于悬浮或飘浮状态，光照过程中间隔IOmin取样分析，离心分离后取上层清液测定抗生素的最大吸收波长处的吸光度，并通过公式DC= [ (A0-Ai) /A0] X 100% 算出降解率，其中Atl为达到吸附平衡时抗生素溶液的吸光度，Ai为定时取样测定的抗生素溶液的吸光度。有益效果 过渡金属离子修饰后光催化剂可以有效的提高光生电子和空穴对的分离效率，同时功能单体聚合后具有导电性，在固载过渡金属离子的同时加快了电子的转移；负载型催化剂有助于提高催化剂的光能利用率和回收率；具有较好的处理抗生素类废水的优点。其优点在于将过渡金属离子固载在光催化剂的表面使其不易脱落，并在体系中构建一个循环过程，实现光生电子与空穴对的有效分离，能够有效的利用光源，达到有效降解环境中抗生素废水的目的。附图说明图I过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的能量弥散X射线谱(EDS)； 图2过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的扫描电镜图(SEM)；图3过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的X射线衍射分析图(XRD)； 图4 TiO2-漂珠，POPD-TiO2-漂珠及过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合 光催化剂的紫外可见光谱图(UV-Vis)； 图5利用离子印迹技术制备过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的生成过程示意图。具体实施例方式下面结合具体实施实例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。实施例I (1)将购买的粉煤灰微珠(平顶山姚孟电厂)通过水浮选得到的漂珠，通过漂洗、酸化、焙烧等处理得到活化的漂珠；将钛酸四丁酯与无水乙醇按1:4的比例混合并将溶液匀速搅拌至均匀分散，再逐滴加入由浓盐酸、蒸馏水和无水乙醇按1:15:180的体积比混合的混合液，快速搅拌至溶胶状，制得TiO2溶胶；将经过预处理的活化漂珠浸入TiO2溶胶中，匀速搅拌均匀并至凝胶状，在室温下陈化后再在空气氛围中以400°C进行煅烧4h，自然冷却至室温，即得到TiO2-漂珠负载型光催化剂； (2)将上述步骤(I)中制得的TiO2-漂珠负载型光催化剂在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测光催化剂对四环素的降解率。实施例2 (1)将购买的粉煤灰微珠(平顶山姚孟电厂)通过水浮选得到的漂珠，通过漂洗、酸化、焙烧等处理得到活化的漂珠；将钛酸四丁酯与无水乙醇按1:本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种过渡金属离子印迹负载型M？POPD？TiO2？漂珠复合光催化剂的制备方法，是在粉煤灰经活化后的漂珠表面包覆二氧化钛制得TiO2？漂珠负载型光催化剂，再利用离子印迹技术将过渡金属离子固载在催化剂表面。
【技术特征摘要】
1.一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的制备方法，是在粉煤灰经活化后的漂珠表面包覆二氧化钛制得TiO2-漂珠负载型光催化剂，再利用离子印迹技术将过渡金属离子固载在催化剂表面。2.根据权利要求I所述的一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的活化的漂珠是将粉煤灰微珠通过水浮选得到的漂珠，按照惯常工序经漂洗、酸化、焙烧等处理得到。3.根据权利要求I所述的一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的TiO2-漂珠负载型光催化剂的制备包括如下步骤 步骤A、将钛酸四丁酯与无水乙醇混合并分散均匀，其中钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为 I :4 ; 步骤B、向上述体系中逐滴加入由浓盐酸、蒸馏水和无水乙醇组成的混合液，搅拌至溶胶状，制得二氧化钛溶胶，其中浓盐酸蒸馏水无水乙醇的体积比为1:15:180 ； 步骤C、将步骤2制得的活化的漂珠加入步骤B制得的二氧化钛溶胶中，搅拌至凝胶状，室温下陈化； 步骤D、在空气氛围中以40(T60(TC煅烧5h，自然冷却至室温。4.根据权利要求I所述的一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的利用离子印迹技术将过渡金属离子固载在催化剂表面包括如下步骤 步骤A、将上述步骤制得的TiO2-漂珠负载型光催化剂加入到含邻苯二胺和过渡金属硝酸盐的蒸馏水...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫永胜，高旬，霍鹏伟，逯子扬，刘小林，吴迪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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