[发明专利]一种新型光催化敏化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光化学技术领域，尤其是涉及一种新型光催化敏化剂的制备方法。

背景技术

在应用太阳能进行光催化氧化技术中，主要的光化学降解类型为：光氧化、光水解、光还原、分子重排、光异构化、光亲核取代、光环化等，因为在难降解有机物处理过程总有着广泛的应用前景所以备受国内外学者的关注。目前已有的光敏化剂主要有：丙酮、二苯甲酮、核黄素、过氧化氢、亚甲基蓝、乙酰苯、TiO2、蒽醌、鱼藤酮和一些芳香胺类。但是光敏化剂直接应用存在着难分离、传质速率慢、无法重复利用等缺点，所以在具体应用过程中主要采用的方法是将敏化剂固定在载体上，有以下显著的有点：(1)光敏化剂不溶于某一溶剂从而不能有效的产生单线态氧时，固定化的光敏化剂却可以在这中溶剂中使用，扩大了溶剂的使用范围；(2)固定光敏剂比未固定的光敏剂更能抵抗光漂白的作用；(3)反应完成后可以通过过滤很容易将光敏化剂除去，重复使用速率不变或者有些许降低。

目前主要是将敏化剂固定在无机载体上，这些载体主要有：硅胶、X和Y型沸石及活性炭，将敏化剂固定在有机载体上的研究不多，树酯具有透明，强韧，低温安定性佳、耐热性能好、交换容量大、及结合稳定的优点。国内外学者将光敏化剂固定在壳聚糖上的研究未见成功报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光催化敏化剂的制备方法，采用均相接枝的方法制备将改性四氨基钴酞菁接枝到壳聚糖树酯上，稳定性好，反应原料易得，反应过程受控。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种光催化敏化剂，名称为壳聚糖接枝丁二烯酸酰胺基钴酞菁，结构式为：

一种制备光催化敏化剂的方法，包括以下步骤，

第一步，以8.0～8.5g 4～硝基邻苯二甲酸酐和1.2～1.5g六水合氯化钴，0.05～0.08g钼酸铵为溶质，以8～12g加热融化后的尿素为溶剂，在160℃进行模板反应得到四硝基钴酞菁；

第二步，以5.0～6.0g九水硫化钠在25～35mL质量浓度为70％～99.5％的二甲基甲酰胺溶液中还原所述四硝基钴酞菁制得四氨基钴酞菁；

第三步，将0.5～1.0g第二步中制得的四氨基钴酞菁加入到100～150mL质量浓度为70％～99.5％的二甲基甲酰胺溶液中充分溶解，将1.0～1.8g顺丁烯二酸酐溶于另外的15～20mL质量浓度为70％～99.5％的二甲基甲酰胺溶液中，然后将两份溶液混合反应，保持反应温度为60℃，反应时间为12h，将反应物倾入500mL蒸馏水中，调节体系pH至2，用离心机分离出絮状沉淀，将分离出的物质置于真空干燥箱中干燥12h，研磨，用水充分洗涤，得到丁二烯酸酰胺基钴酞菁；

第四步，以0.06～0.10g过硫酸钾和0.06～0.10g硫代硫酸钠作为引发剂，将1.5～2.5g壳聚糖溶解在100mL质量分数为2％的乙酸溶液中，在氮气保护条件下与第三步中的丁二烯酸酰胺基钴酞菁发生接枝反应，反应温度70℃，反应时间为3h；

第五步，将第四步中的反应产物调节pH至9～10，加入反应产物3倍体积的丙酮使沉淀完全抽滤，用乙醇洗涤产物，并用丙酮作溶剂提取8h，除去均聚物在真空干燥箱中干燥8h得到终产物。

所述六水合氯化钴在加入尿素之前，先进行研磨，反应效果更佳。

所述调节体系pH至2具体是加入5～10mL浓度为0.1mol/L盐酸溶液来实现的，调节pH至9～10具体是加入5～10mL浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液来实现的。

其中，用离心机分离出絮状沉淀后，将分离的物质溶于50mL浓度为0.1mol/L氢氧化钠溶液中过滤，将滤液再次调节pH至2，再次用离心机分离，将本过程重复两次后再进行干燥，效果更好。

与现有技术相比，本发明的优点在于

(1)首次将丁二烯酸酰胺基钴酞菁材料通过接枝反应固定到壳聚糖上制备了新型有机光催化材料。

(2)该材料能在反应过程中分离容易，能反复利用。

(3)该新型催化材料在波长为600～700nm的可见光范围内有明显的吸收峰，对可见光敏感可以作为一种可见光激发的敏化催化剂。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

一种光催化敏化剂的制备方法，包括以下步骤，