【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机污染物处理，具体涉及一种聚合物基光催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、工业的快速发展给人类带来便利的同时也造成了严重的水污染问题。吸附法作为最常用的污水处理方法之一，因其具有成本低、操作简单、操作条件温和等优点而广受欢迎。近年来，以β-环糊精(β-cd)为基体制备的交联β-环糊精聚合物(β-cdp)能够形成稳定的多孔结构，具有较高吸附容量，且更易从水体环境中分离。然而，采用β-cdp进行有机染料的吸附时，无法彻底去除有机染料；且在解吸过程中，需要大量的洗脱液才能将β-cdp和有机染料分离，洗脱液的二次处理是不可避免的。
2、光催化法作为一种高效降解有机染料的技术，具有操作简单、能耗低、无二次污染和完全去除有机染料能力的优势，可以有效地将有机染料矿化成低毒的有机小分子。纳米二氧化钛(tio2)具有高稳定性、优异的光催化活性和低成本，因而被广泛用于制备降解有机染料的光催化剂。但是，纳米tio2在水中容易团聚，致使其光催化效率有限，吸附性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种聚合物基光催化材料及其制备方法和应用。本专利技术所述聚合物基光催化材料兼具光催化法和吸附法的优点，能够彻底去除阴离子染料，光催化效率高，吸附性能好，无需使用洗脱液。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种聚合物基光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将β-环糊精、柠檬酸、壳聚糖和含
5、将二氧化钛依次进行酸处理、硅烷偶联改性和金刚烷甲酰氯改性，得到改性二氧化钛；
6、将所述壳聚糖改性β-环糊精聚合物和改性二氧化钛进行组装，得到所述聚合物基光催化材料。
7、优选地，所述β-环糊精、柠檬酸和壳聚糖的质量比为5.5～7.5：2.5～3.5：1.5～2.5；所述含硫有机溶剂为二甲基亚砜。
8、优选地，所述酯化反应的温度为20～35℃，时间为12～14h。
9、优选地，所述酸处理所用试剂为盐酸，所述盐酸的浓度为1.5～2.5mol/l。
10、优选地，所述硅烷偶联改性所用硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种；所述硅烷偶联改性的温度为70～80℃，时间为20～30h。
11、优选地，所述金刚烷甲酰氯改性的温度为55～65℃，时间为45～50h。
12、优选地，所述壳聚糖改性β-环糊精聚合物和改性二氧化钛的质量比为1～1.5：1～2；所述组装的温度为35～45℃，时间为6～7h。
13、本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法得到的聚合物基光催化材料。
14、本专利技术提供了上述技术方案所述的聚合物基光催化材料在降解阴离子染料中的应用。
15、优选地，所述阴离子染料包括刚果红。
16、本专利技术提供了一种聚合物基光催化材料的制备方法，包括以下步骤：将β-环糊精、柠檬酸、壳聚糖和含硫有机溶剂混合，进行酯化反应，得到壳聚糖改性β-环糊精聚合物；将二氧化钛依次进行酸处理、硅烷偶联改性和金刚烷甲酰氯改性，得到改性二氧化钛；将所述壳聚糖改性β-环糊精聚合物和改性二氧化钛进行组装，得到所述聚合物基光催化材料。本专利技术将所述壳聚糖改性β-环糊精聚合物作为主体分子，主要发挥吸附作用；将所述改性二氧化钛作为客体分子，主要发挥光催化降解作用；将所述主体分子和客体分子混合，所述客体分子上的疏水基金刚烷与主体分子的疏水空腔发生主客体识别作用，形成主客体包合物，即所述聚合物基光催化材料；具体地，本专利技术的主体分子含有壳聚糖，其与阴离子染料能够通过壳聚糖分子链上的氨基、羟基活性基团以氢键、范德华力以及离子键相结合，达到高效吸附阴离子染料的目的；客体分子中含有的二氧化钛能够将吸附到聚合物基光催化材料表面的阴离子染料进行光催化反应，使阴离子染料矿化为h2o、co2等小分子物质，实现阴离子染料的光催化降解。本专利技术提供的制备方法简单易操作，原料成本低，且由此所得的聚合物基光催化材料兼具光催化法和吸附法的优点，将其用于处理污水时，能够彻底去除阴离子染料(如刚果红)，光催化效率高，吸附性能好，无需使用洗脱液，解决了传统纳米tio2易团聚和吸附性差的问题。
17、实施例测试结果所示，本专利技术提供的聚合物基光催化材料对阴离子染料刚果红的最大吸附容量为119.2mg/g，降解率可达99.5％，经过3h紫外光照射、5次原位再生循环使用实验后，所述聚合物基光催化材料的降解率仅降低了10％。由此可见，本专利技术制备的聚合物基光催化材料对阴离子染料的降解性能良好，同时具备优良的重复使用性能，在光催化降解处理污水方面具有很大的应用潜力。
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1.一种聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述β-环糊精、柠檬酸和壳聚糖的质量比为5.5～7.5：2.5～3.5：1.5～2.5；所述含硫有机溶剂为二甲基亚砜。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为20～35℃，时间为12～14h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸处理所用试剂为盐酸，所述盐酸的浓度为1.5～2.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联改性所用硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种；所述硅烷偶联改性的温度为70～80℃，时间为20～30h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金刚烷甲酰氯改性的温度为55～65℃，时间为45～50h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖改性β-环糊精聚合物和改性二氧化钛的质量比为1～1.5
8.根据权利要求1～7任一项所述制备方法得到的聚合物基光催化材料。
9.权利要求8所述的聚合物基光催化材料在降解阴离子染料中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述阴离子染料包括刚果红。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述β-环糊精、柠檬酸和壳聚糖的质量比为5.5～7.5：2.5～3.5：1.5～2.5；所述含硫有机溶剂为二甲基亚砜。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为20～35℃，时间为12～14h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸处理所用试剂为盐酸，所述盐酸的浓度为1.5～2.5mol/l。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联改性所用硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和异丙基...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏琼，于京，郭丽，王彦斌，魏亚军，魏小红，王成君，王玉璞，孙科，韦思玉，姚臻，
申请(专利权)人：西北民族大学，
类型：发明
国别省市：
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