[发明专利]一种负载型光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种负载型光催化剂及其制备方法与应用，负载型光催化剂包括二维无机黏土纳米材料基体，以及负载在二维无机黏土纳米材料基体上的光催化剂，且二维无机黏土纳米材料指水滑石或类水滑石或蒙脱土，其中，光催化剂以超分子插层的方式位于二维无机黏土纳米材料层间；光催化剂为有机光催化剂或金属配合物光催化剂；催化合成稳定同位素标记化合物为利用稳定硫同位素(³²S,³³S,³⁴S,³⁶S)标记的SO₂气体与相关化合物反应制备硫稳定同位素标记化合物，催化剂不易从载体脱落，可以重复使用，有利于光催化剂的回收，提高了光催化剂的重复利用率，同时大大减少合成步骤，从而降低贵重硫稳定同位素的丢失，进而降低反应成本。

技术领域

本发明涉及硫稳定同位素标记化合物合成技术领域，尤其涉及一种负载型光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

稳定同位素在自然界无处不在，包括所有化合物、水和大气，所以也就自然地存在于动植物和人体内。其物理化学性质与普通元素相同，由于没有辐射污染，稳定同位素示踪剂可以用于任何对象，包括孕妇、婴儿和疾病患者，无论是口服还是注射，都绝对安全。由于以上特性，自20世纪中叶特别是70年代以来稳定同位素技术在科技先行国家被广泛应用于医学、营养、代谢、食品、农业、生态和地质等研究和生产领域。近年来在药物研发生产以及新兴的基因工程、蛋白质组学(proteomics)、代谢组学(metabolomics)和代谢工程(metabolic engineering)等前沿领域，稳定同位素技术已成为一种应用广泛、独特高效甚至必须的技术，显著地提高了解决科学问题的能力和生产效率。

然而，传统硫稳定同位素化合物合成步骤繁琐，耗时长且成本高，大大限制了这类化合物的应用。利用光催化反应催化硫稳定同位素标记的气体分子来制备硫稳定同位素化合物可以解决上述问题。但是传统的均相光催化剂难以从反应体系中分离，进行回收利用，从而造成催化剂的浪费。特别是贵金属类光催化剂，其舍弃不仅污染了环境，也提高了反应的成本。对光催化剂进行负载实现可重复回收利用是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型光催化剂及其制备方法与应用，通过制备新型负载型光催化剂，利用光催化将硫稳定同位素标记的SO₂气体与化合物反应，通过形成磺酰自由基中间体来制备硫稳定同位素标记化合物，催化剂不易从载体脱落，可以重复使用，利于回收，提高重复利用率，同时大大减少合成步骤，从而降低贵重硫稳定同位素的丢失，进而降低反应成本。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种负载型光催化剂，包括二维无机黏土纳米材料基体以及负载在二维无机黏土纳米材料基体上的光催化剂，所述光催化剂以超分子插层的方式位于所述二维无机黏土纳米材料基体层间，所述二维无机黏土纳米材料基体为水滑石、类水滑石或蒙脱土中的一种，所述光催化剂为有机光催化剂或金属配合物光催化剂中的一种或两种。

其中，所述金属配合物光催化剂为金属钌配合物光催化剂或金属铱配合物光催化剂中的一种或两种。

其中，所述光催化剂选自如下结构所示化合物中的至少一种：

第二方面，本发明提供一种负载型光催化剂的制备方法，包括：

制备前躯体溶液，向所述前躯体溶液中加入柱撑层剂，制备得到二维无机黏土纳米材料基体，所述二维无机黏土纳米材料基体为水滑石、类水滑石或蒙脱土中的一种；

向所述二维无机黏土纳米材料基体溶液中加入光催化剂进行超分子插层，制得负载型催化剂。

在一实施方式中，将二价金属的可溶性盐、三价金属的可溶性盐与碱性物质混合，得到pH值为7-13的混合液，并以反应温度为80-160℃，反应时间为8-48h，制得pH值为7-13的催化剂前驱体溶液；