[发明专利]催化降解有机物的纳米杂化分子印迹凝胶膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种催化降解有机物的纳米杂化分子印迹凝胶膜的制备方法，将表面官能化的金属纳米催化剂、海藻酸钠溶液、分子印迹硅烷和Ca²⁺交联剂的混合物进行刮膜制得催化降解有机物的纳米杂化分子印迹凝胶膜，其中分子印迹硅烷是用待降解有机物分子印迹的硅烷，表面官能化的金属纳米催化剂主要由催化剂和包裹层组成，包裹层包裹在催化剂的表面，催化剂表面含有光催化反应位点，包裹层由游离的油酸铵络合物的烷基链与吸附在催化剂表面的油酸铵络合物的烷基链相互穿插形成。本发明方法具有催化效率高、耗能小且负载的催化剂不易脱落等优点，制得的纳米杂化分子印迹凝胶膜对待降解有机物的降解率为30～98％，有极好的工业推广价值。

技术领域

本发明属于催化降解材料制备领域，涉及一种催化降解有机物的纳米杂化分子印迹凝胶膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着我国经济飞速发展，同时伴随着人口的持续增长，大量污染物被排入河流湖泊等地表水生态系统中，导致流域生态环境遭到破坏，严重制约经济社会的可持续发展，影响人们的生活质量。污水处理技术及其工程应用已经成为维系社会经济可持续发展的必要组成部分。基于物理、化学和生物学原理的各种污水处理工艺不断出现，面对毒性大且难生物降解的有机工业废水，基于化学原理的催化降解技术因具有处理效率高和耗能小等优点，已经引起广大研究者和工程技术人员的广泛关注。

传统的光催化降解水中的有机物方法是将催化剂颗粒分散到反应体系中，充分利用纳米颗粒巨大的比表面积催化分解污水中的污染物，以达到净化污水的目的，但利用这种具有催化作用的纳米颗粒进行催化反应所需要的时间长，且反应体系中的纳米颗粒很难被回收，将催化剂从污水中分离和回收的后期处理过程花费昂贵。因此，研究人员开始研究将纳米尺度的光催化材料负载嵌入基材的内部，而不是分散在外表层，这样可以使催化剂直接接触流动的液体，且可有效降低催化剂的洗出机率，同时采用具有高吸附性(量)的基材，还可提高从废水中去除有机污染物的效率，避免了将催化剂分离的后处理过程。以往学者研究了将TiO₂混合进固定的载体中，如玻璃、不锈钢、纤维和碳纳米管，但这些固载方法都有着各种各样的问题，如催化剂容易剥离、兼容性差以及复合材料的柔韧性差等。

海藻酸钙等多糖材料作为催化剂的载体已经引起了研究人员的关注和支持。研究发现，TiO₂纳米粒子能够很好的分散在海藻酸钙多孔纤维中，形成光催化活性材料。虽然金属纳米粒子能够很好的分散，但是其在海藻酸钙凝胶中的附着力还有待提高，而催化剂与载体的固着力很大程度上将会影响整个体系的催化效率。

因此，研究一种能够重复利用的、催化效率高、耗能小且负载的催化剂不易脱落的催化反应凝胶膜具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够重复利用的、催化效率高、耗能小且负载的催化剂不易脱落的催化降解有机物的纳米杂化分子印迹凝胶膜的制备方法。本发明利用催化剂表面的络合物实现催化剂与海藻酸钠的充分混合和交联，通过改变表面官能化的金属纳米催化剂的种类实现对不同有机小分子的降解。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

催化降解有机物的纳米杂化分子印迹凝胶膜的制备方法，将表面官能化的金属纳米催化剂、海藻酸钠溶液、分子印迹硅烷和Ca²⁺交联剂的混合物进行刮膜制得催化降解有机物的纳米杂化分子印迹凝胶膜；