[发明专利]一种表面印迹功能化TiO2纳米管

说明书

技术领域

本发明涉及一类新型结构的印迹功能化TiO₂纳米管材料。

背景技术

由于绝大多数有机污染物分子的化学反应功能性不强和疏水性特点，在具有亲水性TiO₂表面吸附非常低，这也是利用TiO₂消除疏水性有机污染物的瓶颈之一，因此加强有机污染物在TiO₂光催化材料表面的吸附研究对有机污染物高效削减非常重要。一种模拟抗体-抗原特异性识别和结合的人工生物模板技术-分子印迹技术引起了大家的兴趣。在这种技术中，模板分子(印迹分子)与一种或多种功能单体通过共价键或者非共价作用如氢键、范德华力、离子作用、疏水作用以及π-π作用等形成稳定的复合物，加入交联剂引发功能单体聚合，再脱除模板分子得到分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers，MIP)。MIP具有形状、大小与模板分子相匹配的空腔，而且有着特定排列的功能基团，可以与模板分子产生特异性识别作用。分子印迹技术在选择性富集有机污染物方面显示了诱人的应用前景。不过，有机高分子印迹基质在修饰TiO₂用于光催化时存在一些问题：印迹聚合物覆盖在TiO₂表面影响TiO₂光吸收和电荷传输；在光催化过程中印迹聚合物会发生降解；有机高分子印迹基质机械性和热稳定性不好，造成形状记忆不稳定。而无机高分子印迹薄膜有望解决上述问题，它具有比表面积大和良好的机械稳定性和热稳定性等优点，可以克服有机聚合物的刚性和惰性差的缺点，成为分子印迹技术发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一类新型结构的印迹功能化TiO₂纳米管。

本发明目的是通过下述方式实现的：

在TiO₂纳米管壁表面上结合有由有机污染物印迹复合无机半导体薄膜，其中印迹基质材料为复合无机半导体，印迹分子为有机污染物。

所述的有机污染物包括持久性有机污染物。

所述的复合无机半导体印迹基质材料是TiO₂、CdS、CdSe、SiC、WO₃、ZnS、ZnO、SnO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、V₂O₅、Ta₂O₅和SrTiO₃中的2种或2种以上复合而成的复合物。

所述的复合无机半导体，其特征在于，复合无机半导体还包括掺杂复合无机半导体。

所述的掺杂复合无机半导体的掺杂包括金属单质掺杂、非金属单质掺杂或磁性金属氧化物掺杂。

所述的掺杂复合无机半导体的金属单质掺杂包括Fe、Pt、Pd、Au和Ag中的1种或1种以上金属掺杂。

所述的掺杂复合无机半导体的非金属掺杂包括C、N、S和B中的1种或1种以上非金属掺杂。

所述的掺杂复合无机半导体的磁性金属氧化物为Fe₃O₄。

TiO₂纳米管是纯TiO₂纳米管，或是复合型TiO₂纳米管。

所述的复合型TiO₂纳米管包括贵金属掺杂复合、半导体复合、离子掺杂复合和非金属掺杂复合的TiO₂纳米管，或者是包括贵金属掺杂、半导体、离子掺杂和非金属掺杂中的2种或2种以上共复合的TiO₂纳米管。

复合型的TiO₂纳米管贵金属掺杂复合包括Pt、Pd、Au和Ag中的1种或1种以上金属掺杂复合。

复合型的TiO₂纳米管非金属掺杂复合包括C、N、S和B中的1种或1种以上非金属掺杂复合。

复合型的TiO₂纳米管的半导体复合包括CdS、CdSe、SiC、WO₃、ZnS、ZnO、SnO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、V₂O₅、Ta₂O₅和SrTiO₃中的1种或1种以上半导体复合。