[发明专利]一种磁性复合光催化剂及制备方法及用途

摘要

本发明公开了一种磁性复合光催化剂及制备方法及用途，制备方法为：(1)制备meso-四(4-羧基苯基)卟啉；(2)制备简称为ZnTCPP的meso-四(4-羧基苯基)锌卟啉；(3)制备直径为350～400nm的Fe₃O₄；(4)制备Fe₃O₄@TiO₂磁性材料；(5)将Fe₃O₄@TiO₂磁性材料浸于ZnTCPP乙醇溶液中，搅拌，减压去除溶剂，固体乙醇洗，水洗，干燥，即得磁性复合光催化剂。本发明的磁性复合光催化剂同时具有可见光响应和磁响应的，使用便捷，催化效果显著；利用磁效应，易于分离；低毒性且分离彻底，绿色环保，且具有多功能性及高稳定性，对亚甲基蓝的降解率达到85％以上。

主权项

一种磁性复合光催化剂的制备方法，其特征是包括如下步骤：(1)按比例，将2～5mmol吡咯，2～5mmol 4‑羧基苯甲醛溶解在100mL～150mL丙酸中，在100～140℃搅拌4～5小时，降至室温，加入40～80mL甲醇，在0～8℃放置10～15h，有紫色沉淀析出，过滤，沉淀用甲醇洗涤2～3次后，再用60～80℃水洗涤2～3次，溶解于100～200mL体积浓度为2～5％的丙酮氯仿溶液中，过硅胶色谱柱，用氯仿淋洗，收集淋洗液，旋蒸，得到meso‑四(4‑羧基苯基)卟啉；(2)将0.10～0.50mmol meso‑四(4‑羧基苯基)卟啉溶解于20～50mL二氯甲烷中，充入N₂10～15min得溶液1，将5～10mL含有0.15～0.25mmol醋酸锌的甲醇溶液加入溶液1中，室温搅拌10～12小时，减压蒸馏得到紫色固体，将紫色固体溶解在二氯甲烷中，用50～80mg/L的碳酸氢钠水溶液和水洗，加入硫酸镁吸水，减压除去溶剂，过硅胶色谱柱，用体积比为95:5的二氯甲烷：乙酸乙酯淋洗，得到简称为ZnTCPP的meso‑四(4‑羧基苯基)锌卟啉；(3)在25℃条件下，将5～8mmol三氯化铁溶解在60～90mL乙二醇中，加入0.05～0.07mol醋酸铵，搅拌直到形成均一透明的溶液2，取25～35mL溶液2转移到50mL聚四氟乙烯反应釜中，200～250℃保持12～14h，将所述反应釜冷却到室温得到黑色固体，将黑色固体用乙醇洗2‑3次，水洗2‑3次，干燥，得到直径为350～400nm的Fe₃O₄。(4)将0.3～0.6g步骤(3)获得的Fe₃O₄分散在由8～10mL乙醇和1～3mL钛酸四丁酯混合得到的溶液中，转移到10mL的烧杯中，将烧杯放入50mL不锈钢反应釜中，烧杯和反应釜中间的空隙加入2～5mL蒸馏水，密封不锈钢反应釜，将不锈钢反应釜加热到150～180℃，保持12～14h，将不锈钢反应釜降温到室温，倒出烧杯中的上清，沉淀用水洗2‑3次，乙醇洗2‑3次，干燥，得到Fe₃O₄@TiO₂磁性材料。(5)将0.2～0.4g Fe₃O₄@TiO₂磁性材料浸于200mL浓度为(4.56～5.56)×10^‑2mM的ZnTCPP乙醇溶液中，在室温下搅拌12～14h，减压去除溶剂，留下的紫色固体用乙醇洗2‑3次，用水洗2‑3次去除过量的ZnTCPP，干燥，即得简称为Fe₃O₄@TiO₂@ZnTCPP的磁性复合光催化剂。