[发明专利]一种类Z型异质结的Ag-PANI嵌入型印迹CdS/Fe3O4/C及其制备方法

摘要

本发明提供了一种类Z型异质结的Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe₃O₄/C及其制备方法，按照下述步骤进行：步骤1、活性炭的制备；步骤2、Fe₃O₄/C的制备；步骤3、CdS/Fe₃O₄/C的制备；步骤4、聚苯胺的制备；步骤5、Ag‑PANI的制备；步骤6、Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe₃O₄/C的制备。本发明将Ag‑PANI作为功能单体嵌入到印迹层中，可以使PANI和CdS形成类异质结结构，而Ag的引入，可以使其进一步形成类Z型异质结结构，这极大地提升了光催化活性，避免了普通印迹光催化材料光催化活性低的问题，实现了光催化活性和选择性的双重提升。

主权项

1.一种类Z型异质结的Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe3O4/C，其特征在于，所述的Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe3O4/C由C、Fe3O4、CdS、Ag、PANI以及可选择性识别2‑巯基‑1‑甲基咪唑的印迹层复合而成；所述Fe3O4负载在C的表面；所述CdS负载在Fe3O4/C的表面；所述印迹层包覆在CdS/Fe3O4/C的表面；所述Ag‑PANI是将Ag负载在PANI上；所述Ag‑PANI嵌入在印迹层当中；将0.02g该Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe3O4/C用于100mL 10mg/L的2‑巯基‑1‑甲基咪唑溶液的模拟太阳光光催化降解，在60min内降解率达到了76.01％；所述的一种类Z型异质结的Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe3O4/C的制备方法，按照下述步骤进行：步骤1、活性炭的制备：将玉米芯放入管式炉中，在氮气氛围下煅烧，再冷却至室温，用氢氧化钾溶液浸泡，氢氧化钾溶液的浓度为0.1g/mL，玉米芯和氢氧化钾溶液的用量比为5g：1mL，润洗至中性并干燥，得到固体，之后将固体移至管式炉中在氮气氛围下煅烧，反应结束后随炉冷却，即得到活性炭；步骤2、Fe3O4/C的制备：将步骤1的活性炭分散于乙二醇中，超声，再加入九水合硝酸铁，超声，然后加入乙酸钠、聚乙二醇1500和聚乙烯吡咯烷酮，所使用的活性炭、乙二醇、九水合硝酸铁、乙酸钠、聚乙二醇1500和聚乙烯吡咯烷酮的用量比为0.3g：25mL：0.62g：0.75g：0.2g：0.005g，超声，然后装入反应釜中恒温热反应，反应完毕后冷却至室温，洗涤产物并真空干燥，即得到Fe3O4/C；步骤3、CdS/Fe3O4/C的制备：称取步骤2的Fe3O4/C加入到蒸馏水中，磁力搅拌，再加入硫酸镉、硫脲和氨水，所使用的Fe3O4/C、蒸馏水、硫酸镉、硫脲和氨水的用量比为0.4g：80mL：4mmol：8mmol：11mL，氨水的浓度为14.78mol/L，通N2，磁力搅拌，洗涤产物并真空干燥，即得到CdS/Fe3O4/C；步骤4、聚苯胺的制备：称取苯胺在机械搅拌下加入到盐酸中，苯胺和盐酸的体积比为4.56：250，记为溶液A；再称取过硫酸铵缓慢加入到盐酸中，过硫酸铵和盐酸的用量比为14.25g：312mL，记为溶液B；盐酸的浓度均为2mol/L，将溶液A和溶液B混合，溶液A中含有的盐酸与溶液B中含有的盐酸的体积比为250：312，机械搅拌后在室温下静置，洗涤产物并真空干燥，即得到聚苯胺；步骤5、Ag‑PANI的制备：称取PANI加入到硝酸银溶液中，并机械搅拌；再加入硼氢化钠溶液，所用PANI、硝酸银溶液和硼氢化钠溶液的用量比为0.008mol：320mL：384mL，硝酸银溶液和硼氢化钠溶液的浓度均为0.025mol/L，机械搅拌；洗涤产物并真空干燥，即得到Ag‑PANI；步骤6、Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe3O4/C的制备：称取聚乙二醇4000和CdS/Fe3O4/C分散在蒸馏水中，所使用的聚乙二醇4000、CdS/Fe3O4/C和蒸馏水的用量比为2g：0.5g：20mL，超声直至溶解，记为改性的CdS/Fe3O4/C，待用；称取2‑巯基‑1‑甲基咪唑和Ag‑PANI溶解在二甲亚砜中，所使用的2‑巯基‑1‑甲基咪唑、Ag‑PANI、二甲亚砜的用量比为0.2mmol：0.05～0.3g：20mL，得到混合液C，向混合液C中加入改性的CdS/Fe3O4/C、三甲氧基丙基三甲基丙烯酸酯和双(1‑(2,4‑二氟苯基)‑3‑吡咯基)二茂钛，所使用的混合液C、改性的CdS/Fe3O4/C、三甲氧基丙基三甲基丙烯酸酯和双(1‑(2,4‑二氟苯基)‑3‑吡咯基)二茂钛的用量比为20mL：20mL：1mL：0.005g，得到混合液D，通氮气，之后向混合液D中加入蒸馏水，加入的蒸馏水与混合液D中含有的蒸馏水的体积比为10：1，得到混合液E，将混合液E放入氙灯反应器中用模拟太阳光照射；反应结束后去除水分，将固体浸没于蒸馏水中，通空气，继续用模拟太阳光照射，每隔一段时间换水一次，持续洗脱，反应结束后洗涤产物并真空干燥，即得到Ag‑PANI嵌入型印迹CdS/Fe3O4/C。