[发明专利]磷钼酸-壳聚糖/纳米复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备一种纳米复合光催化剂的方法，指以P25（纳米二氧化钛材料，是锐钛矿和金红石的混合，其中锐钛矿和金红石的比例为4：1）为复合修饰的对象，首先采用水热合成法制备纳米复合光催化剂CS/P25，然后用浸渍法，用磷钼酸修饰合成光催化剂磷钼酸-壳聚糖/P25，属于纳米复合光催化剂技术领域。

背景技术

盐酸四环素为广谱抑菌剂，具有较强的抗菌能力和广谱杀菌的特点而广泛应用于水产业。但是其抗药性及其副作用也同时严重影响人们的生活，长时间的低含量的积累容易产生抗药性；会威胁到人们的生命健康。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。

杂多酸无毒，具有独特的酸性、氧化还原性和 “假液相”行外，并且和二氧化钛有相似的能带结构, 因此用杂多酸改性二氧化钛并用于光催化反应研究受到国内外的重视。 但目前用杂多酸改性二氧化钛的光催化剂还存在一定的问题，如：稳定性不够强，选择性差，回收困难等。壳聚糖是一种天然的高分子聚合物，其理化性质相对稳定， 具有优良的吸附性能，而且具有无毒、无味可生物降解性。壳聚糖高分子链段中含有羟基和氨基活性基团，可以作为有机合成反应的良好载体。利用壳聚糖和磷钼酸的性质，使其型成导电聚合物有效的修饰光催化剂P25,形成一种新型的纳米复合光催化剂，可以有效的降解盐酸四环素。本实验具有工艺简单、原料来源广泛及易于实现等特点。 

发明内容

本发明涉及采用磷钼酸与壳聚糖(CS)复合形成导电聚合物，并选择P25为基体材料，用水热合成法和浸渍法合成纳米复合光催化剂磷钼酸-壳聚糖/P25.其制备方法如下：首先用壳聚糖和P25为原材料，用水热合成法形成纳米复合材料CS/P25，然后以磷钼酸为修饰剂，采用浸渍法，使磷钼酸与CS/P25表面上壳聚糖形成导电聚合物，最终合成纳米复合光催化剂磷钼酸-壳聚糖/P25，从而使光催化活性得到提高。用此方法制备的复合光催化剂，光催化活性加强并且具很强的吸附性。本方法具有反应条件温和、易于控制、成本低、工艺和流程简便的优点。

具体操做方法如下：

（1）配制浓度为10mol/L的NaOH溶液,备用；

（2）称取纳米二氧化钛材料(P25), 将其加入上述NaOH溶液，超声分散20分钟，其中所述的纳米二氧化钛材料(P25)与NaOH溶液的质量与体积比为0.5：30 （g/ ml），其中所述的纳米二氧化钛材料(P25)，是锐钛矿和金红石的混合物，其中锐钛矿和金红石的比例为4：1；

（3）将壳聚糖加入步骤（2）中的溶液中，磁力搅拌30分钟后，将SDS（十二烷基磺酸钠）到上述混合溶液，继续搅拌2小时；其中壳聚糖与纳米二氧化钛材料(P25)的质量比为2:1；其中SDS与纳米二氧化钛材料(P25)的质量比为1-3:5; 

（4）将步骤（3）中的混合溶液转移到热反应釜中，放入烘箱中加热温度为100~200℃，反应时间为12~24小时；

（5）将步骤（4）中的产物进行抽滤，洗涤，然后放在真空干燥箱中，进行干燥，最终得到产物CS/P25；

（6）配制浓度为0.02g/ml的磷钼酸溶液，将步骤（5）中的CS/P25产物加入磷钼酸溶液中，磁力搅拌30分钟，将其离心，干燥最终得到产物磷钼酸-壳聚糖/P25；其中CS/P25产物与磷钼酸溶液的的质量与体积比为1:5。

本发明的优点：

本发明能够制备具有片状的纳米形貌复合光催化剂，并且能够有效改善二氧化钛的光催化活性，扩展其在可见光区的吸收范围。由于其具有一定的纳米形貌，可以加快光降解抗生素（盐酸四环素）的速率。同时光降解抗生素的降解率可达90%以上，在环保应用领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1：在室温下，样品的UV-Vis的漫反射图。 (a) P25，(b) 壳聚糖/P25，(c)磷钼酸-壳聚糖/P25；

图2：样品的X衍射光谱图。（a）P25，（b）壳聚糖/P25，(c)磷钼酸-壳聚糖/P25；

图3：样品的扫描电镜图。（a）P25,（b）壳聚糖/P25，(c)磷钼酸-壳聚糖/P25。

具体实施方式