本发明专利技术公开一种1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2可见光光催化剂的制备方法及其应用，即将钛的醇盐水解制备TiO2固体粉末，加入1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的N，N-二甲基甲酰胺溶液，浸渍，过滤、洗涤、干燥后即可得到1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2可见光光催化剂。本方法反应条件温和，易于控制，设备简单，原料易得，合成过程简单，易于工业化生产，所制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2光催化剂具有可见光光催化降解有机物的性能。可应用于空气、土壤及污水中有机污染物的光催化处理。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种 1-3 代芳醚树枝状酞菁配合物 改性 TiO2 可见光光催化剂的制备方法及其应用 ，即将钛的醇盐水解制备TiO2固体粉末，加入1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的N，N-二甲基甲酰胺溶液，浸渍，过滤、洗涤、干燥后即可得到1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2可见光光催化剂。本方法反应条件温和，易于控制，设备简单，原料易得，合成过程简单，易于工业化生产，所制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2光催化剂具有可见光光催化降解有机物的性能。可应用于空气、土壤及污水中有机污染物的光催化处理。【专利说明】1 -3代芳醚树枝状酞菁配合物改性T i O 2可见光光催化剂的 制备方法及其应用
本专利技术属于催化剂的制备领域，特别涉及1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2 可见光光催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
TiO2是当前最具有应用潜力的一种光催化剂，它对环境友好、来源广泛、耐酸碱 性好、化学性质稳定等特点，目前在产生洁净能源、净化空气，水体、抗菌等领域有广泛的应 用。但是关于TiO 2光催化的机理尚不十分明确，又由于其本身具有较大的禁带宽度(锐钛 矿和板钛矿为3.2 eV，金红石相为3.0 eV)，因此，只能吸收太阳光中约5%的能量。对TiO2 进行改性提高其光能利用率具有重要的意义和应用价值。 酞菁染料是具有独特的平面18 π电子的芳香环体系，化学性质稳定。由于其对太 阳光中紫外区和可见光区都具有较强的吸收，而且在吸收光能后能够产生活性氧，如单线 态氧、羟基自由基、超氧自由基等。所以，酞菁类化合物是一类重要的光敏剂，在很多领域都 有应用，如光动力学治疗、光电转换、光催化等。但是酞菁化合物在水溶液中易团聚，从而降 低了化合物单线态氧和三线态氧的量子产率。 利用树枝状酞菁改性TiO2可能从以下几个方面影响多相光催化反应过程，从而提 高光催化过程的效率：树枝状酞菁在结构上与传统的酞菁化合物相比最突出的特点是引入 了树枝状的结构，以酞菁化合物为中心在其四周接上树枝结构，并在周边接上亲水基团，使 其具有一定的亲水性能，两者都能有效的降低酞菁化合物的聚集，提高单线态氧和三线态 氧的量子产率。另一方面，亲水性基团的接入能够使其与TiO 2更好的结合，树枝状酞菁改 性1102能够使光生电子转移到TiO 2分子上有效的提高了电子的转移效率。 (1)树枝状酞菁经光激发后，吸收光子能量，由基态跃迀至激发态，激发态的光敏 剂通过隙间穿越跃迀至激发三线态，具有较长寿命的激发三线态树枝状酞菁可以与空气中 的氧分子反应生成单线态氧。 (2)树枝状酞菁改性TiO2进行光催化反应可以将光照后树枝状酞菁产生的电子 转移到TiO 2形成电子转移，转移到半导体导带的电子可以进一步与氧气反应生成活性氧， 如超阳自由基，由上述产生的活性氧进一步与水体中的有机污染物反应将其矿化成〇) 2和 H2Oo (3)树枝状酞菁分子周围的亲水性官能团能够与TiO2上的-OH形成作用力，更好 的固定在TiO 2I。同时，树枝状酞菁分子中的金属原子可与TiO2形成轴向络合增强分子之 间的作用力。 (4) 1102与树枝状酞菁分子络合后起到固定和分散树枝状酞菁分子的作用，可以 降低酞菁分子之间的聚集，同时酞菁分子固定在TiO 2固体粉末上将有利于回收。
技术实现思路
本专利技术目的在于为土壤、空气和水质的光催化净化处理过程提供一种具有光催化 降解有机污染物的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性1102可见光光催化剂，该光催化剂既 可以提尚TiO2对可见光的吸收能力，又提尚了电子的转移效率，有效提尚其可见光光催化 性能。 本专利技术目的是这样实现的，所述的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2可见光 光催化剂的制备方法，包括以下步骤： (1) 在pH〈5的酸性或pH>7的碱性的条件下将钛的醇盐水解，得到均匀透明TiO2含量为 0. 5~5. 0 wt%的TiO2溶胶，通过渗析法调节制得pH值为2~7的TiO 2溶胶，将溶胶在80~110 °C条件下干燥后，在150~400 °C条件下煅烧1~5 h，研磨得到TiO2固体粉末； (2) 向溶解在N，N-二甲基甲酰胺中的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物中加入步骤（1) 制得的TiO2固体，其中加入的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的质量与TiO 2固体质量比为 0. 33~1. 33%，在室温下浸渍4~24 h，过滤，洗涤，制得1-3代芳醚树枝状酞菁配合物和TiO2 混合物； (3) 将1-3代芳醚树枝状酞菁配合物和TiO2混合物烘干。 所述1-3代芳醚树枝状酞菁配合物中的中心原子M为锌、铜、钴或铁，其用量为 TiO2固体用量的0. 5-lwt%。 步骤（2)所述的浸渍时间为6-15 h。 所述酸性条件的pH=3~5或碱性条件的pH=8~10。 所述的钛的醇盐是指钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯或钛酸四乙酯； 本专利技术上述的制备方法制得的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2可见光光催化 剂。 所述的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2可见光光催化剂可用于污水中有 机染料的光催化处理。 所述有机污染物为罗单明B或亚甲基蓝。 本专利技术催化剂的具体制备方法如下： (1)在酸性（pH〈5)或碱性（pH>7)的条件下将钛的醇盐水解，得到均匀透明TiO2含量为 0. 5~5. 0 wt%的TiO2溶胶，通过渗析法调节制得pH值为2~7的TiO 2溶胶，将溶胶在80~110 °C条件下干燥后，在150~400 °C条件下煅烧1~5 h，研磨得到TiO2固体粉末。 (2)将TiO2固体加入到1-3代芳醚树枝状酞菁配合物的DMF溶液中，其中加入1-3 代芳醚树枝状酞菁配合物的质量与110 2固体质量的比为0. 33~1. 33%，在室温下浸渍4~24 h，制得1-3代芳醚树枝状酞菁配合物和1102混合物。 (3)将1-3代芳醚树枝状酞菁配合物和TiCV混合物过滤、洗涤(蒸馏水洗涤5次， 每次10毫升)、烘干。 ⑷将本专利技术制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物/1102可见光光催化剂用于可 见光或太阳光照射下的光催化反应，具有光催化降解有机物的性能。 本专利技术有益效果： 本专利技术可见光光催化剂制备方法工艺简单，原料廉价易得，易于控制，适于工业化生产 和应用。制备出的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物改性的1102可见光光催化剂比表面积大， 可见光利用率高，可以显著提高单线态氧和三线态氧的量子效率，可用于处理工业污水、降 解染料废水等。 【专利附图】【附图说明】 图1是实施例1制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）/TiO2可见光光催 化剂的X射线衍射图。 图2是实施例1制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）/TiO2可见光光催 化剂的紫外可见漫反射图。 图3是实施例1制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为锌）/TiO2可见光光催 化剂降解罗丹明B活性图。 图4是实施例2制备的1-3代芳醚树枝状酞菁配合物（M为铜、铁或钴VTiO2可见 光光催化剂降解罗丹明B活性图。 图5为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物改性TiO2可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）在pH<5的酸性或pH>7的碱性的条件下将钛的醇盐水解，得到均匀透明TiO2含量为0.5~5.0 wt%的TiO2溶胶，通过渗析法调节制得pH值为2~7的TiO2溶胶，将溶胶在80~110 ℃条件下干燥后，在150~400 ℃条件下煅烧1~5 h，研磨得到TiO2固体粉末;（2）向溶解在N，N‑二甲基甲酰胺中的1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物中加入步骤（1）制得的TiO2固体，其中加入的1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物的质量与TiO2固体质量比为0.33~1.33%，在室温下浸渍4~24 h，过滤，洗涤，制得1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物和TiO2混合物；（3）将1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物和TiO2混合物烘干。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄宝铨，肖淑荣，陈庆华，薛珲，钱庆荣，肖荔人，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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