[发明专利]降解刚果红的核壳型伪模板印迹磁纳米催化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种降解刚果红的核壳型伪模板印迹磁纳米催化剂的制备方法，所述的方法包括以下步骤：Fe3O4纳米粒子的制备，Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子的制备，Fe3O4@SiO2@TiO2核壳型纳米粒子的制备和Fe3O4@SiO2@TiO2@MIP核壳型印迹纳米粒子的制备。本发明的印迹型催化剂对刚果红有明显的降解效果，且可以通过外部磁场轻易与溶液快速分离，实现对污染染料的环保低成本降解。实验结果表明在无光照下其催化降解速率快，催化反应的一级反应速率常数为0.09615min-1。经多次循环利用后催化能力无明显变化，对印染污水中刚果红催化降解具有良好的应用前景。

主权项

降解刚果红的核壳型伪模板印迹磁纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：1Fe3O4纳米粒子的制备1.1将超纯水置于三颈烧瓶中，持续通氮气30min除氧；1.2往超纯水中加入无水FeCl3，无水FeCl3与超纯水的重量体积比为4‑7:160g/ml，机械搅拌下再加入FeCl2·4H2O，无水FeCl3与FeCl2·4H2O的重量比为4‑7:2‑4；1.3水浴锅升温至80℃，保持温度，逐滴滴加浓氨水，浓氨水加入量与超纯水的体积比为1:8，滴加完毕后于80℃下反应30min；1.4反应液在外加磁场下静置分离，纳米粒子经无水乙醇和超纯水先后洗涤4次后，于干燥箱中烘干备用；2Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子的制备2.1将步骤1制备的Fe3O4纳米粒子置于无水乙醇和超纯水混合液中，超声处理15min，Fe3O4纳米粒子与无水乙醇和超纯水混合液的摩尔体积比为0.2‑1：195g/ml；2.2超声完毕后向溶液中加入四乙氧基硅烷和浓氨水，四乙氧基硅烷与无水乙醇和超纯水混合液的体积比为0.5‑1:195，浓氨水与无水乙醇和超纯水混合液的体积比为3‑8:195，水浴40℃下机械搅拌反应24h；2.3反应液在外加磁场下静置分离，纳米粒子经无水乙醇和超纯水先后洗涤4次，60℃条件下过夜真空干燥；3Fe3O4@SiO2@TiO2核壳型纳米粒子的制备3.1将步骤2制备的Fe3O4@SiO2分散于异丙醇中，Fe3O4@SiO2与异丙醇的重量体积比为0.3‑0.5:50g/ml，然后超声分散15min；3.2再往分散液中加入超纯水和异丙醇混合后，超纯水与分散液的体积比为40‑60:50，异丙醇与分散液的体积比为100‑200:50，超声处理30min，得到混合液；3.3再往混合液中加入异丙氧基钛，异丙氧基钛与混合液的体积比为3‑4:250，然后于25℃下连续超声处理3h；3.4反应液在外加磁场中静置分离，纳米粒子经乙醇洗涤3次后，于60℃下真空干燥过夜；3.5将干燥所得纳米粒子研磨完全，转移到小坩埚中，放入马弗炉，于500℃条件下煅烧3h，得到有催化活性的Fe3O4@SiO2@TiO2核壳型纳米粒子；4Fe3O4@SiO2@TiO2@MIP核壳型印迹纳米粒子的制备4.1取甲基橙和吡咯溶解于甲醇和纯净水的混合溶液中，甲基橙与甲醇和纯净水的混合溶液的重量体积比为0.03‑0.05:10g/ml，吡咯与甲醇和纯净水的混合溶液的体积比为0.03‑0.04:10，在黑暗条件下，通氮气除氧30min，密封，作为预组装溶液；4.2将步骤3制备的Fe3O4@SiO2@TiO2纳米粒子分散在HCl溶液中，Fe3O4@SiO2@TiO2纳米粒子与HCl溶液的重量体积比为0.5‑0.7:100g/ml，超声处理30min，通氮气除氧20min，接着加入上述预组装溶液，预组装溶液与含有Fe3O4@SiO2@TiO2纳米粒子的HCl溶液的体积比为8‑12:100，然后于0℃下持续电动搅拌，20分钟之后，逐滴加入含FeCl3的HCl溶液，FeCl3与Fe3O4@SiO2@TiO2纳米粒子的重量比为0.2‑0.3：0.5‑0.7，HCl溶液与预组装溶液的体积比为1‑3:10，然后于0℃在黑暗条件下反应4h，期间用氮气保护；4.3于外加磁场下静置分离，得到的纳米粒子经pH＝1的HCL溶液洗涤两次，每次持续3h，再用浓度为1％,pH＝8的氨水溶液洗涤3次，每次持续1h，再用蒸馏水洗涤除去残留的氨水溶液，洗涤3次，将最后所得产物于70℃干燥过夜，得到Fe3O4@SiO2@TiO2@MIP印迹纳米粒子催化剂，密封后置于干燥器中保存。