【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种活性氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化。
技术介绍
1、近年来，光催化技术因具有反应条件温和、能源消耗低、污染少等优势备受研究者的关注。降解有机污染物常用的方法是光催化氧化法，原理是在光的作用下，使光催化剂激发电子进行跃迁而产生空穴，空穴与氧化剂或水进一步完成氧化反应，产生具有很强的氧化作用的活性自由基，将有机污染物完全降解为水和二氧化碳的过程。光催化剂的研究一直都是化学界的研究热点。
2、光催化剂所用载体可分为无机载体和有机载体两大类。最常用的无机载体有硅胶、氧化铝、蒙脱土、氯化镁及黏土等；而常用的有机载体为聚苯乙烯基聚合物。其中，苯乙烯树脂、层状粘土、mg/al水滑石等存在比表面积较低和缺少高度有序的较大孔道，所以在有机污染物的吸附及较大分子功能团的负载等方面存在一定的局限性。活性氧化铝载体是一类广泛使用的催化剂载体，不仅具有极高的化学性质稳定性，还具有比表面积大、孔结构可调、吸附性能好、耐酸碱性好、机械强度高、熔点高以及价格低廉等优点。因此被广泛应用于医药、化工、冶金、水质净化、化学分析、废气治理等领域。
3、金属酞菁类化合物（mpcs）是一类具有18个电子的芳香共轭体系的大环化合物。它具有非常稳定的热、光物理和化学性能、生产成本较低、在可见光区有较强的吸收，作为光敏剂或光催化剂在环境污染物的降解中得到广泛的应用，受到研究者的青睐。由于酞菁化合物在水溶液中的溶解性较差，导致其催化降解有机污染物的催化活性较差。而磺酸金属酞菁光催化剂可以解决其水溶性问题，但是
技术实现思路
1、为了解决磺酸金属酞菁类催化剂稳定性较差、易聚集而降低催化活性、难以分离回收和重复利用的缺点，本专利技术提供了一种活性氧化铝负载的磺酸金属酞菁光催化剂及其制备方法和应用。
2、本专利技术将磺酸金属酞菁通过π-π相互作用、氢键作用或中心金属的配位作用等负载到载体上，将活性氧化铝作为载体负载磺酸金属酞菁，不仅可以增加材料的吸附性能，提供大量的反应活性位点，还能促进电荷的迁移，抑制光生电子和空穴的复合，从而提高光催化反应速率，还能有效地抑制磺酸金属酞菁类的聚集效应，增强其在光催化剂中的分散性。
3、本专利技术提供了一种活性氧化铝负载的磺酸金属酞菁光催化剂，由活性氧化铝载体及其负载的磺酸金属酞菁组成，所述磺酸金属酞菁在催化剂中的重量百分含量为5％～20％；优选8％～14％。
4、磺酸金属酞菁为可溶性磺酸功能化的金属酞菁，在可见光区有较强吸收。
5、所述的磺酸金属酞箐为磺酸钴酞菁、磺酸铁酞菁、磺酸镍酞菁的一种。
6、本专利技术提供了上述活性氧化铝负载的磺酸金属酞菁光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
7、（1）将称好的磺酸金属酞菁与有机溶剂在室温下进行搅拌，超声分散得到均匀的前驱体溶液；
8、（2）将活性氧化铝载体转移到上述前驱体溶液中，超声分散使其充分混合，经旋转蒸发后，转到马弗炉中在250~350℃下煅烧1~4 h，最终得到活性氧化铝负载的磺酸金属酞菁光催化剂产品。
9、上述方法中，所述用于溶解磺酸金属酞箐的有机溶剂为无水乙醇、dmf、dmso中的一种。
10、上述方法中，所述磺酸金属酞菁与溶剂的质量比为1:200~1:400。
11、上述方法中，所述超声分散时间为30～60min。
12、本专利技术提供了上述活性氧化铝负载的磺酸金属酞菁光催化剂在降解有机染料中的应用，具体方法如下：首先，将5～50 mg 活性氧化铝负载的磺酸金属酞菁光催化剂分散到30～60ml rhb染料溶液中（20mg/l），避光下进行负载催化剂和染料之间的吸附-解吸平衡，约20～30min；然后将1～10mg的pms（过硫酸氢钾）浸入溶液中，观察染料颜色变化。
13、本专利技术中催化剂降解rhb染料的作用机理为：负载磺酸金属酞菁材料被太阳光激发之后将形成光生电子，这些光生电子将激活 pms 以产生•so4―和羟基阴离子，这两种产物又会连续反应生成•oh。除此之外，光生电子还会与溶解氧分子反应形成•o2―，•o2―会进一步与水反应形成•oh，这两种自由基对 rhb 都有较强的氧化能力。另外•so4― 阴离子自由基还可以通过•oh 活化 pms 形成。上述的•so4―、•oh 和•o2―三种自由基在负载磺酸金属酞菁材料体系中起主要作用，将 rhb 氧化降解为小分子，并最终矿化为二氧化碳和水。因此，在太阳光照射和 pms 的辅助下，负载磺酸金属酞菁材料可以实现优异的催化降解 rhb 活性。
14、本专利技术的有益效果：
15、（1）本专利技术使用活性氧化铝载体，具有比表面积大、孔结构可调、耐酸碱性好及价格低廉等优点；
16、（2）本专利技术得到的产物具有不易聚集、稳定性好等优点；
17、（3）经过实验验证，该产品具有较好的光催化效果，具有十分重要的应用价值。
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1.一种氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂，其特征在于：由活性氧化铝载体及其负载的磺酸金属酞菁组成，所述磺酸金属酞菁在催化剂中的重量百分含量为5％～20％。
2.根据权利要求1所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂，其特征在于：所述磺酸金属酞菁在催化剂中的重量百分含量为8％～14％。
3.根据权利要求1所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂，其特征在于：所述的磺酸金属酞箐为磺酸钴酞菁、磺酸铁酞菁、磺酸镍酞菁的一种，在可见光区有较强吸收。
4.一种权利要求1~3任一项所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为无水乙醇、DMF、DMSO中的一种。
6.根据权利要求5所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂的制备方法，其特征在于：所述磺酸金属酞菁与有机溶剂的质量比为1:200~1:400。
7.根据权利要求4所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂的制备方法，其特征在于：所述超声分散时间为30～60min。<...
【技术特征摘要】
1.一种氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂，其特征在于：由活性氧化铝载体及其负载的磺酸金属酞菁组成，所述磺酸金属酞菁在催化剂中的重量百分含量为5％～20％。
2.根据权利要求1所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂，其特征在于：所述磺酸金属酞菁在催化剂中的重量百分含量为8％～14％。
3.根据权利要求1所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂，其特征在于：所述的磺酸金属酞箐为磺酸钴酞菁、磺酸铁酞菁、磺酸镍酞菁的一种，在可见光区有较强吸收。
4.一种权利要求1~3任一项所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的氧化铝负载磺酸金属酞菁光催化剂的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为无水乙醇、dmf、dmso中的一种。
6.根据权利要求5所述的氧化铝负载磺酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：任晓丹，李建波，杨效益，陈苏翰，闫贝贝，耿卫东，李全红，
申请(专利权)人：中国日用化学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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