[发明专利]一种疏水性酞菁作为异相催化剂在过氧化氢氧化酚类废水中的应用

说明书

本发明公开了一种疏水性酞菁作为异相催化剂在过氧化氢氧化酚类废水中的应用。该方法利用在细菌纤维素‑金属酞菁异相催化剂上修饰疏水性硅烷而获得疏水性酞菁异相催化剂；在酚类催化降解时，所得的疏水性酞菁异相催化剂可调节催化剂周围过氧化氢氧化剂的浓度，限制催化过程中的副反应，达到显著提升催化降解效率的目的；疏水性酞菁的制备方法是：1.配制含有金属酞菁的细菌纤维素培养基混合溶液。2.将醋杆菌加入步骤一所得的混合溶液中进行生物培养。3.加热步骤二所得的产物后取出固体、清洗并烘干。4.配制疏水性硅烷溶液。5.将步骤三所得的产物浸入步骤四所得溶液中，反应后取出固体、清洗并烘干。

技术领域

本发明属于有机废水处理技术领域；具体涉及一种疏水性酞菁作为异相催化剂在过氧化氢氧化酚类废水中的应用，以及该疏水性酞菁的制备方法。

背景技术

金属酞菁类化合物是一类性能优异的功能性小分子，通过改变其中心金属和外环的取代基，可以获得一系列具有特殊物理性质和化学性质的金属酞菁衍生物。因其优异的化学、光学、电学等特性，金属酞菁类化合物可以被应用于光学传感材料、非线性光学材料、太阳能电池材料、燃料电池等不同的领域。特别地，金属酞菁的结构与自然界中叶绿素、血红素等活性分子的活性中心金属卟啉高度相似。受此启发，研究者尝试将金属酞菁应用于不同类型的催化反应中，并取得了显著的成果。在实际应用中，为了使金属酞菁能被重复使用，研究者常将其固定于固相载体材料上，制备获得异相金属酞菁催化剂。这种技术不仅使金属酞菁能方便地从反应体系中分离出来，还可降低因酞菁分子之间形成低活性聚集体而降低催化活性的问题，同时也避免酞菁分子进入环境造成二次污染。如何选择合适的金属酞菁固相载体，使用合适的固定化方法获得异相金属酞菁催化材料，是金属酞菁材料制备与催化领域的一大研究热点。

将金属酞菁用于有机污染物处理，使有机污染物在氧化剂(如过氧化氢(H₂O₂))的协助作用下催化氧化降解是环境净化领域的重点关注方向之一。对于金属酞菁+H₂O₂催化体系对于有机污染物的基本催化降解机理为：金属酞菁和H₂O₂先形成金属酞菁-OOH中间体，中间体裂解形成高价金属＝O和羟基自由基等活性种，再由形成的活性种攻击有机污染物分子，最终达到使其催化氧化降解的目的。实际反应时，除了形成活性种外，H₂O₂也可在金属酞菁-OOH中间体的作用下分解为氧气和水。这一副反应的存在使得活性种的生成效率不够理想，同时H₂O₂的有效利用率也明显偏低，使得工业应用过程中H₂O₂的实际需要加入量远高于其理论值。若能构建一个合适的反应微环境，合理调节金属酞菁催化剂周围H₂O₂的浓度，在形成金属酞菁-OOH中间体后减少多余的H₂O₂与其发生副反应的可能性，增加活性种的形成，则可有效提高催化剂对有机污染物的催化降解效率。

基于以上分析，选择合适的金属酞菁固相载体，使用合适的固定化方法获得异相金属酞菁催化材料，并为其构建一个合适的反应微环境，使其在对酚类等工业有机废水进行催化降解处理时能高效利用H₂O₂产生活性种，提高催化剂的催化反应效率，对于催化领域和有机废水处理领域均具有明显的应用价值。

发明内容