[发明专利]一种负载纳米金属氧化物的制备方法

说明书

本发明公开了一种负载纳米金属氧化物的制备方法，采用席夫碱类配位化合物修饰的介孔二氧化硅负载纳米金属氧化物的方法，席夫碱类配位化合物由于其可直接合成以及与金属离子的强配位性，可用于吸附金属离子，作为接枝于介孔硅上的纳米金属氧化物的前驱体，本发明中用于修饰介孔硅的改性剂可通过硅烷偶联剂与含有芳环或芳杂环的醛的反应合成，采用共缩聚或后嫁接方法，将席夫碱类配位化合物与介孔二氧化硅的表面硅烷醇基团形成化学键的方式修饰于介孔二氧化硅上，席夫碱配位化合物可以起到螯合环或配位键的关键作用，以配位更多的金属离子，提高经高温处理后的介孔二氧化硅上的纳米金属氧化物的负载量。

技术领域

本发明涉及介孔二氧化硅负载纳米金属氧化物的制备方法，具体涉及一种改性介孔二氧化硅负载纳米金属氧化物的制备方法。

背景技术

纳米金属氧化物是降解各种染料污染物如甲基橙、甲基蓝和罗丹明染料的光催化剂，同时也是消灭各种有害微生物病菌的纳米杀菌剂。由于比表面积高，纳米金属氧化物在这种表面相关应用中表现出更好的性能。纳米金属氧化物由于具有大的比表面积而具备了较多的电子-空穴对，在紫外光或无光条件下均可使周围环境中的水产生活性氧，从而达到对有机污染物的降解和微生物致病菌的细胞结构的破坏和消灭。然而，大的比表面积通常带来表面自由能的增强，导致其聚集倾向，不仅降低了纳米金属氧化物与周围环境的接触面，也使得电子-空穴对的数量出现下降，最终致使催化产生活性氧的效率降低，不利其发挥功效。

为提高纳米金属氧化物的分散性，采用在大表面积载体上负载纳米金属氧化物的方法。介孔硅由于孔隙率高，孔径可调，环境稳定性好，比表面积大，无毒性好，且易于表面改性，因而可以作为载体来负载纳米氧化锌。介孔二氧化硅的使用增加了纳米金属氧化物的聚集阻力，并引入了有序性。据记载，在介孔二氧化硅中负载纳米金属氧化物有利于纳米金属氧化物表面性能的提高，从而减少了表面上的光反射损失并使之能够产生更多的活性氧。通常情况下，首先用金属盐溶液浸渍介孔二氧化硅，然后煅烧氧化，纳米金属氧化物将负载在介孔二氧化硅上。然而，由于浸渍过程中介孔二氧化硅表面上的金属离子与氧原子之间的弱相互作用，导致载于介孔二氧化硅上的纳米金属氧化物的负载量较低。

为了进一步解决这个问题，有必要采用化学官能团对介孔二氧化硅进行改性，并使用它们来负载纳米氧化锌。在所有改性化合物中，席夫碱由于其可直接合成和稳定性以及与金属离子的强配位性，可用于吸附金属离子，作为纳米氧化锌的前驱体。席夫碱亚胺可以通过硅烷偶联剂与带有芳环或芳杂环的醛的反应合成。然后，采用共缩聚或后嫁接方法，将席夫碱的乙氧基与介孔二氧化硅的表面硅烷醇基团反应，从而将一定量的席夫碱接枝到介孔二氧化硅上。一方面，由于芳环或芳杂环，酚羟基和碳氮双键组成了π-体系，席夫碱可以起到螯合环的关键作用。另一方面，由于存在空轨道，金属离子可以被视为电子受体。这两个因素一起形成金属离子和席夫碱之间的配位键。增强了金属离子与带孤对电子的原子之间的相互作用，提高了负载介孔二氧化硅上的纳米金属氧化物的含量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种负载纳米金属氧化物的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种负载纳米金属氧化物的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备席夫碱类配位化合物；

(2)制备席夫碱类配位化合物修饰的介孔二氧化硅；

(3)制备席夫碱类配位化合物修饰的介孔二氧化硅配位金属离子；

(4)制备介孔二氧化硅负载纳米金属氧化物。

作为本发明所述的一种负载纳米金属氧化物的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中制备的席夫碱类配位化合物为含有一个或多个芳环或芳杂环以及氮原子或羧基或醛基的具有孤立电子对或能够形成配位螯合环的配位化合物。