[发明专利]一种具有光催化性能聚合物纳米微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光催化性能聚合物纳米微球的制备方法。属于化工技术领域。

背景技术

有机污染已成为最普遍的环境问题之一。环境中有机污染物包括石油烃类、多环芳烃、有机农药、卤代烃、酚类、氯苯类、偶氮类、有机金属化合物灯。这些有机物难于生物降解和化学氧化分解，具有生物累积性、生物放大作用和三致作用(即致癌、致畸、致突变)，一旦进图水体与土壤环境，严重威胁水生生态和土壤生态系统的安全性，甚至威胁饮用水的安全性，污染食物链。目前采用的污水处理技术基本都属于分离过程，如沉降、絮凝、过滤、吸附等。这类过程具有虽然易于大规模工业化，但其只是将污染物分离或者浓缩，或是将污染物从一相转移到另一相，并没有使污染物得到破坏而实现无害化，通常不可避免带来废料，造成二次污染。

半导体光催化使有机废水处理的先进氧化工艺之一。由于半导体光催化氧化的反应体系在光催化下能将吸收的光能转变为化学能，因而使许多在通常情况下难以实现的反应在比较温和的条件下得以发生并顺利进行；而且在光催化剂存在的情况下，利用太阳光和空气可直接把许多有机污染物分解为一些无机小分子物质、二氧化碳和水，达到使有害物质分解的目的又不带来二次污染。

但半导体光催化剂大多不溶于水，故而难以良好的分散在水体系中。此外目前大多催化剂对光利用率不高，导致催化效率偏低。因此，必须制备出一种能够良好分散于水体系，并且具有高效光催化性能的催化剂。

聚合物纳米微球是近年来发展起来的一类新的材料，采用亲水的聚合物制备的纳米微球大多能良好的分散在水体系中，并且其水分散液具有良好的透光性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有光催化性能聚合物纳米微球的制备方法，本方法将一定量的壳聚糖溶解在一定浓度的有机酸溶液中，再加入带有可聚合基团的有机酸盐，利用其自组装形成的囊泡结构，添加引发剂引发体系中含有可聚合基团的有机酸盐聚合，形成聚合物纳米微球，再加入硫化物在纳米微球中原位反应生成半导体纳米颗粒。

本发明的优点之一是所制备的聚合物纳米微球具有良好的水分散性。

本发明的优点之二是所制备的聚合物纳米微球具有很高的光催化活性。

本发明的优点之三是所采用方法简单易行，易于大规模生产。

为达到上述目标，本发明提供了一种制备纳米容器的方法，此法包括(A)将壳聚糖溶解在带有巯基的有机酸的水溶液中；(B)在上述溶液中加入带有可聚合基团的有机酸盐；(C)将上述溶液通氮气除去氧气，加入引发剂，引发聚合；(D)在上述溶液中加入硫化物。

本发明所述的含有所述带有巯基的有机酸，指带有巯基和羧基的小分子化合物，优选3—巯基丙酸。

本发明所述的含有所述带有巯基的有机酸水溶液浓度为0.01～1摩尔/升，而更好的是0.025～0.25摩尔/升。

本发明所述的含有所述带有可聚合基团的有机酸盐选自带有可聚合双键的有机酸盐，其中阳离子最好为镉离子、锌离子，阴离子最好为甲基丙烯酸根、丙烯酸根、顺丁烯二酸根、衣糠酸根。上述盐类均应以水溶液的方式加入反应体系。

本发明所述的壳聚糖分子量为1万～80万，并且脱乙酰度大于50％。壳聚糖的用量较好的是每公升含有可聚合基团的有机酸的水溶液中加入2～200克，而更好的是每公升含有可聚合基团的有机酸的水溶液中加入5～50克。

本发明所述的引发剂可以是水溶性热引发剂，优选过硫酸盐类，如过硫酸钾、过硫酸铵。如采用此类引发剂，该反应应在40—80℃进行。

本发明所述的引发剂也可以是水溶性氧化—还原体系引发剂，如过硫酸钾—亚硫酸钠体系、过硫酸铵—硫代硫酸钠体系。如采用此类引发剂，该反应可于常温下进行。

本发明所述的硫化物为硫化氢或硫化钠、硫化钾、硫化铵。硫化氢可以直接通入反应体系，硫化钠、硫化钾、硫化铵应溶于水后再加入反应体系。

本发明所述的引发剂用量为0.01～1摩尔/升，优选0.01～0.5摩尔/升。

本发明所述的制备方法中整个反应都在氮气保护下进行，反应时间为0.5～12小时，优选0.5～5小时。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1