[发明专利]一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于催化剂材料领域，尤其涉及一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化脱卤反应由于其在治理卤代有机溶剂废料及残留在土壤中的有机卤代农药而得到催化领域的广泛关注。维生素B₁₂及其衍生物被广泛用于催化脱卤反应中，选择合适的载体和光敏剂提高体系对太阳光的利用率从而提高催化效率是目前的研究重点之一。

发明内容

本发明的目的是利用维生素B₁₂衍生物及三联吡啶钌衍生物结构中的羧基，将两种功能分子同时固载于TiO₂纳米球表面，得到一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂。该材料在光催化降解有机卤代物领域有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂，所述的光催化剂的制备方法如下：将适量的含有羧基的维生素B₁₂衍生物和光敏剂溶于甲醇中，加入适量的TiO₂纳米球，超声分散，常温搅拌4-5h，过滤，滤饼经甲醇洗涤，真空干燥得目标产物。

上述的一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂，按质量比，含有羧基的维生素B₁₂衍生物:光敏剂:TiO₂＝1:2:12。

上述的一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂，所述的含有羧基的维生素B₁₂衍生物为[(CN)(H₂O)Cob(III)7COOH]Cl。

上述的一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂，所述的光敏剂是三联吡啶钌的衍生物。优选的，所述的三联吡啶钌的衍生物为Ru(dcb)(bpy)₂(PF₆)₂。

上述的一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂，所述的TiO₂纳米球为德固赛P25型TiO₂。

一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂在光催化降解有机卤代物中的应用。方法如下：取适量上述的光催化剂超声分散于无水甲醇中，加入含有有机卤代物的溶液和三乙醇胺，混合液除去氧气，以可见光或太阳光作为光源进行光催化。优选的，所述的有机卤代物是2,2-二(4-氯苯基)-1,1,1-三氯乙烷(DDT)。

本发明的有益效果是：维生素B₁₂是一类含钴配合物，该化合物及其衍生物能够催化脱卤、扩环、甲基转移和烯烃加氢等多种反应。本发明将含有羧基的维生素B₁₂衍生物与光敏剂三联吡啶钌和P25型TiO₂结合，制备得到了一种在可见光区和紫外光区均具有催化活性的光催化剂B₁₂-TiO₂-Ru(II)。该催化剂由于双光敏剂的存在，在紫外光区和可见光区都有较好的光响应性，并且实现了催化剂和光敏剂共固载，促进了催化剂的高效回收再利用，在催化领域具有良好的应用前景。

本发明通过将B₁₂催化剂分子和光敏剂三联吡啶钌配合物同时固载到具有紫外光响应的TiO₂纳米球表面，获得具有宽光谱响应的复合型光催化剂，实现太阳光下高效降解有机卤代污染物。

附图说明

图1是光催化剂B₁₂-TiO₂-Ru(II)的合成示意图。

图2是维生素B₁₂衍生物[(CN)(H₂O)Cob(III)7COOH]Cl的结构示意图。

图3是三联吡啶钌衍生物Ru(dcb)(bpy)₂(PF₆)₂的结构示意图。

图4是催化剂B₁₂-TiO₂-Ru(II)(a)和P25型TiO₂(b)的扫描电镜图。

图5是催化剂B₁₂-TiO₂-Ru(II)的紫外-可见漫反射光谱图。

图6是催化剂B₁₂-TiO₂-Ru(II)光催化降解DDT的示意图。

具体实施方式