介绍一种在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹Co掺杂TiO2的制法的制作方法

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-10-18 05:35 出处:网络
如下提供的介绍一种在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹Co掺杂TiO2的制法的制作方法,接下来的文章中逐渐向大家推荐和介绍

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本发明涉及一种在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹Co掺杂TiO2的制法,属于光催化剂制备的技术领域。



背景技术:

由于具有价格低廉、低毒、高稳定性和高催化活性,TiO2成为一种广受关注的光催化剂,利用TiO2光催化氧化法处理水中有机污染物等方面有广阔的应用前景。然而TiO2半导体光催化剂在实际应用中存在一些缺陷如:带隙较宽(E。=3.2eV),只有在波长小于387.5nm的紫外光激发下价带电子才能跃迁到导带上形成光生电子和空穴分离,而紫外光在自然光中仅占3%~5%,因此对自然光的利用率不高。为了改善Ti02的光催化性能,研究工作者关于Ti02的制备方法、掺杂、催化剂载体、热处理等方面做了许多研究,其中掺杂因其容易实现、效果明显、应用范围广泛,而成为研究热点。对于这些污染水体治理,较为可取的方法是先用光催化处理低浓度高毒的有机污染物,然后用生物降解的方法处理。但TiO2难以选择性地除去后者,因为TiO2没有选择性。因此,如何使TiO2具有选择性是实际应用中面临的重要问题。

为了使TiO2具有选择性,已经提出了许多方法。其中之一是把分子印迹技术和TiO2结合,以有毒的有机污染物作为模板分子,以此来提高TiO2对这种污染物的吸附,从而增强TiO2对它的降解。分子印迹技术是一种聚合物技术,它以目标分子作为模板,使用单体和交联剂在一定条件下发生聚合反应,然后将目标分子洗脱,最终形成具有与目标分子具有相似的空间结构,并且能特异结合目标分子的分子印迹聚合物。由于分子印迹聚合物具有很好特异识别性和广泛实用性,以及高的化学稳定性、价格便宜等优点,因而受到了人们的普遍关注。

但分子印迹TiO2一般都是在紫外条件下降解污染物的。这主要是因为TiO2是宽禁带半导体,仅在紫外光区有响应,而波长在400nm以下的紫外光只占了太阳光总能量的5%,太阳光的能量主要集中在400-700nm的可见光范围,约占总能量的43%。为了使分子印迹TiO2可以在可见光下降解污染物,用掺杂的TiO2代替TiO2,以此来增加分子印迹TiO2的利用价值。



技术实现要素:

本发明的目的:将TiO2掺杂技术与分子印迹技术结合,一方面利用掺杂的TiO2增强催化剂对于可见光的吸收能力,提高其在可见光区域的光催化效果,另一方面利用分子印迹技术提高催化剂对污染物的选择性吸附和降解能力,制备出在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹掺杂TiO2催化剂。

本发明的技术方案:一种在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹Co掺杂TiO2的制法,按照以下步骤进行:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

在一定温度下,将适量印迹分子和对苯二胺溶解于一定量去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌一定时间,然后用1mol/L的HCl溶液将pH调制2,先后将加入适量Co掺杂TiO2和适量过硫酸铵加入混合溶液中,超声一定时间,超声完成后继续在一定温度下反应一定时间,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱一定温度下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L对印迹物溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.37倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于印迹物的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.10倍。

本发明的技术优点:Co元素的掺杂TiO2,使催化剂对于可见光的利用率大幅提升,在可见光下具有较好的催化降解性能,分子印迹技术的引入,使催化剂对目标污染物的吸附量增加,从而使其具有较好的选择性。制备过程相对简单,应用性高。

具体实施方式

下面实施例可以使本领域技术人员全面的理解本发明,但不以任何方式限制本发明。

实施例1:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,150℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,400℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,150℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,400℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子罗丹明B和0.2g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌10min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.5gCo掺杂TiO2和0.5g过硫酸铵加入混合溶液中,超声10min,超声完成后继续在60℃下反应3h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱60℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.96倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于对硝基苯酚的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.73倍。

实施例2:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,150℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,150℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子对硝基苯酚和0.1g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌10min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.6g Co掺杂TiO2和0.5g过硫酸铵加入混合溶液中,超声20min,超声完成后继续在70℃下反应4h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱60℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L对硝基苯酚溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.16倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于对硝基苯酚的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.93倍。

实施例3:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,150℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,600℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,150℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,600℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子对硝基苯酚和0.3g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌20min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.5g Co掺杂TiO2和0.6g过硫酸铵加入混合溶液中,超声20min,超声完成后继续在60℃下反应5h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱70℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L对硝基苯酚溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.83倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于对硝基苯酚的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.69倍。

实施例4:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,400℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,400℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子罗丹明B和0.2g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌30min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.7g Co掺杂TiO2和0.6g过硫酸铵加入混合溶液中,超声20min,超声完成后继续在80℃下反应3h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱70℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L罗丹明B溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.07倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于罗丹明B的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.82倍。

实施例5:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子邻硝基苯酚和0.1g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌20min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.5g Co掺杂TiO2和0.7g过硫酸铵加入混合溶液中,超声30min,超声完成后继续在70℃下反应3h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱80℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L邻硝基苯酚溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.23倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于邻硝基苯酚的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.98倍。

实施例6:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,200℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子邻硝基苯酚和0.2g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌10min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.6g Co掺杂TiO2和0.7g过硫酸铵加入混合溶液中,超声10min,超声完成后继续在60℃下反应4h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱80℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L邻硝基苯酚溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.37倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于邻硝基苯酚的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.10倍。

实施例7:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,250℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,400℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,250℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,400℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子对硝基苯酚和0.3g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌20min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.6g Co掺杂TiO2和0.5g过硫酸铵加入混合溶液中,超声30min,超声完成后继续在70℃下反应4h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱60℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L对硝基苯酚溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.03倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于对硝基苯酚的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.81倍。

实施例8:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,250℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,250℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,500℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子罗丹明B和0.1g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌30min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.7g Co掺杂TiO2和0.6g过硫酸铵加入混合溶液中,超声20min,超声完成后继续在80℃下反应5h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱70℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L罗丹明B溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.92倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于罗丹明B的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.77倍。

实施例9:

(1)TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,250℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,600℃煅烧2~4小时,得到Co掺杂TiO2

(2)Co掺杂TiO2的制备:

将7mL钛酸四丁酯与40mL冰醋酸混合作为A溶液,将0.09g硝酸钴溶解于40mL饱和氯化钠溶液作为B溶液,在搅拌条件下将B溶液逐滴加入A溶液,滴加完毕后,继续搅拌30分钟,然后将反应后其加入聚四氟乙烯反应釜,放入烘箱,250℃反应24小时,反应完毕,将反应所得产物离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,将所得固体在80℃烘干,研磨成粉末后,最后,将粉末放入管式炉,600℃煅烧4小时,得到Co掺杂TiO2

(3)分子印迹Co掺杂TiO2制备:

将印迹分子水杨酸和0.3g对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌30min,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入0.7g Co掺杂TiO2和0.7g过硫酸铵加入混合溶液中,超声30min,超声完成后继续在80℃下反应5h,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱80℃下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

(4)分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂降解目标有机污染物:

200mg分子印迹Co掺杂TiO2光催化剂加入250mL浓度为10mg/L水杨酸溶液中,黑暗中搅拌30min,然后在400W金卤灯下进行降解实验,溶液距光源距离为15cm,每30min移取5mL溶液,降解时间为120min,离心,对上清液进行降解效果检测。结果表明:分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.73倍,离心所得催化剂经乙醇、水洗涤后烘干,重新用于水杨酸的催化降解,同样进行降解效果检测,催化剂重复使用5次,催化降解能力是Co掺杂TiO2的2.51倍。


技术特征:

1.一种在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹Co掺杂TiO2的制法,其特征在于按照以下步骤进行:将印迹分子和对苯二胺溶解于去离子水中,溶解后将混合物继续搅拌,然后用HCl溶液调制pH值,先后将加入Co掺杂TiO2和过硫酸铵加入混合溶液中,超声,超声完成后继续在60-80℃下反应,反应结束后,将所得固体用Na2CO3溶液和去离子水洗涤至中性,最后将所得物质放入烘箱下烘干,得到分子印迹Co掺杂TiO2

2.根据权利要求1所述方法,其特征在于印迹分子可以是罗丹明B、对硝基苯酚、邻硝基苯酚、水杨酸。

3.根据权利要求1所述方法,其特征在于对苯二胺的用量为0.1-0.3g;过硫酸铵的用量为0.5-0.7g。

4.根据权利要求1所述方法,其特征在于Co掺杂TiO2的用量为0.5-0.7g。

5.根据权利要求1所述方法,其特征在于超声处理时间为10-30min。

6.根据权利要求1所述方法,其特征在于对苯二胺溶解后继续搅拌时间为10-30min,反应时间为3-5h。

7.根据权利要求1所述方法,其特征在于反应温度为60-80℃,烘干温度为60-80℃。

8.根据权利要求1所述方法,其特征在于所制备的分子印迹Co掺杂TiO2,在可见光下具有较好的催化降解性能及选择性,5次重复实验后仍具有较高的催化活性。

9.根据权利要求1所述方法,其特征在于采用溶剂热方法制备催化剂,制备过程相对简单,可行性高。

技术总结
一种在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹Co掺杂TiO2的制法,属于光催化剂制备的技术领域。本发明采用钛酸四丁酯为钛源,硝酸钴为元素来源,对罗丹明B(RhB)作为目标分子,以对苯二胺为功能性单体,以过硫酸铵为引发剂,采用溶剂法合成分子印迹Co掺杂TiO2。合成的分子印迹Co掺杂TiO2对有机污染物的吸附能力更强,在可见光下对有机污染物催化降解活性更高。分子印迹Co掺杂TiO2的催化降解能力是Co掺杂TiO2的3.37倍,具有较高的实际应用价值。

技术研发人员:刘湘;刘洋;史一丹;朱洁莲
受保护的技术使用者:江南大学
文档号码:201610896636
技术研发日:2016.10.13
技术公布日:2017.02.15

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本文标题:介绍一种在可见光下具有高催化降解活性和选择性的分子印迹Co掺杂TiO2的制法的制作方法
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