[发明专利]一种用于高效光催化降解1;5-二羟基萘的催化剂及其制备方法

说明书

一种用于高效光催化降解1,5‑二羟基萘的催化剂及其制备方法。本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种用于光催化降解1,5‑二羟基萘的催化剂及其制备方法。目前降解1,5‑二羟基萘的方法主要有三类，分别是物理法、生物法和化学法，物理法再生困难、易造成二次污染，生物法处理周期长降解效果不稳定，化学法费用高、处理量少。光催化氧化技术具有安全环保、催化效率高、节约成本等优点，成为现阶段的前沿课题。本发明的目的是针对上述方法存在的不足，提供一种可见光下能高效光催化降解1,5‑二羟基萘的催化剂及其制备方法。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种用于光催化降解1,5-二羟基萘的催化剂及其制备方法。

背景技术

在含有酚类的污水中1,5-二羟基萘毒性大，污染环境并使人致癌、致畸、致突变，而它的氧化降解产物胡桃醌（5-羟基-1,4萘醌）不仅在食品和日用品中都具有广泛的应用价值，而且近年来在医学如抗病毒，抗肿瘤，抗癌等领域均取得了突破性进展。目前降解1,5-二羟基萘的方法主要有三类，分别是利用吸附、萃取、汽提原理的物理法、利用微生物降解的生物法和利用电化学氧化、声化学氧化和光催化氧化技术的化学法。其中物理法再生困难、易造成二次污染，生物法处理周期长，采用的设备较大，降解物质单一具有局限性且降解效果不稳定，化学法中电化学氧化和声催化氧化技术存在设备较大，费用高、处理量少等缺点。光催化氧化技术是新近兴起的催化氧化技术，其主要优点包括安全环保、催化效率高、节约成本等，对于难以生化降解的有机废水中的1,5-二羟基萘进行光催化降解成为现阶段的前沿课题。

目前使用的降解1,5-二羟基萘光催化剂主要有贵金属类化合物、染料分子类化合物、卟啉配合物、卟啉类衍生物等。但贵金属类化合物与染料分子的降解率都较低，耗时长；卟啉配合物的研究尚浅，还需进一步优化，提高降解率。卟啉类化合物催化降解效率高，但单一的卟啉类化合物光催化降解1,5-二羟基萘仍然存在缺陷：溶液中存在供氧体时，分子态卟啉易发生自降解或不可逆的二聚反应，生成u-oxo二聚体，使卟啉分子的稳定性降低，因此卟啉作为光催化降解1,5-二羟基萘的催化剂需要解决其在光照下稳定性弱的问题。随着无机-有机杂化材料的不断发展，将两者反应通过静电作用或氢键相连。这两部分之间发生协同效应，既增强催化活性又可以提高稳定性。

多金属氧酸盐作为光催化剂氧化性较强和化学活性高；低毒性，不污染环境；活性高，反应条件温和，不腐蚀设备。在多酸体系中加入有机基团，不仅可以增加了多酸阴离子在有机溶剂中的溶解性，使催化剂和底物分子充分接触，提高反应催化活性与选择性。除此之外，多酸阴离子与卟啉阳离子反应结合后，可见光照射下可以增强电子转移速率。

发明内容

本发明的目的是针对目前对1,5-二羟基萘的降解存在设备较大、处理费用高、处理量少及降解效果不理想等缺点，提供一种可见光下能高效光催化降解1,5-二羟基萘的催化剂及其制备方法。

该催化剂的制备方法，其特征在于该催化剂由卟啉高氯酸盐与Anderson型多酸离子作用而得。其制备过程包括以下步骤：

(1)先将卟啉与高氯酸作用制得卟啉高氯酸盐（图1），卟啉高氯酸盐再与Anderson型多酸通过离子键结合。

(2)卟啉高氯酸盐溶于10ml-20ml三氯甲烷中，不同金属的Anderson型多酸溶于10-30ml的乙腈中，将所得二溶液混合搅拌30min-50min，真空抽滤，再用三氯甲烷和乙腈洗涤，干燥得到催化剂。

(3)Anderson型多酸阴离子结构式为[XM₆O₁₈]^n-，其中X 为I，Te，Al，Zn，Mn，Fe中的一种，M为 Mo，W或其中的一种。卟啉高氯酸盐中的卟啉阳离子为四苯基卟啉阳离子、四硝基苯基卟啉阳离子、四羟基苯基卟啉阳离子、3,4-二甲氧基苯基卟啉阳离子、四吡啶基苯基阳离子的一种。