一種選擇性專一識別的PPy@ZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備方法技術

本發明專利技術提供了一種選擇性專一識別的PPy@ZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備方法，按照下述步驟進行：ZnFe2O4磁性光催化劑制備的步驟和PPy@ZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備的步驟。該方法制備的PPy@ZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑，以ZnFe2O4磁性光催化劑作為基體材料，不僅擁有催化活性，而且避免了催化劑使用后難回收的缺點；同時以吡咯作為功能單體和催化活性物，不僅簡化了印跡聚合物的制備過程，而且還進一步提高了ZnFe2O4磁性光催化劑的活性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于環境材料制備
，具體涉及一種選擇性專一識別的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備方法。
技術介紹
抗生素，具有廣譜抗菌活性，殺菌效果好等特點，被廣泛應用在人類醫療、水產養殖業和畜牧業中。但由于抗生素的濫用，使抗生素在環境中的殘留及其引起的抗藥性問題日趨嚴重，對人類和生態環境帶來的負面影響日益增強。研究證實，抗生素可以對人類的消化系統、中樞神經系統和血液系統等產生毒性，也可以損害腎臟和心臟等器官。此外，還可以讓環境當中的病毒產生耐藥性，這類病毒進入人體將嚴重危害人類健康。因此，許多專家學者開始尋找一種有效的方法來去除環境中的抗生素殘留。目前，在眾多方法中，光催化技術因具有設備簡單、操作條件溫和以及不造成二次污染等優點，已成為目前研究最多的環境污染物治理技術。磁性材料(ZnFe2O4)作為一種新型的光催化劑可以很好的吸收紫外-可見區的太陽光，表現出很強的氧化能力，對溶液中的有機污染物有很強的降解作用。此外，同時考慮到經濟成本，本專利技術選用的ZnFe2O4材料具有良好的磁分離特性，極大地降低了回收成本以及提高二次利用率。但在進行光催化反應的時候，單純的ZnFe2O4的催化活性較差，同時在實際應用中，抗生素廢水中同時含有多種低毒性但含量高的物質，如何從眾多物質中選擇性分解低含量高毒性的污染物成為了制約光催化劑術發展的一個現實難題。針對ZnFe2O4無選擇性的缺點，本專利技術引入了印跡技術，印跡技術是先用交聯劑將模板分子與相匹配的功能單體固定在基體材料的表面，再洗脫去除模板分子來制備具有三維特異結構、對模板分子具有三維專一識別性的印跡層的技術，印跡層的修飾不僅很好的解決了無選擇性的問題，還固定了ZnFe2O4，避免發生團聚，提高了穩定性和光催化活性。因此，本專利技術先合成ZnFe2O4顆粒，然后以ZnFe2O4作為基體材料，環丙沙星(喹諾酮類抗生素)作為模板分子，吡咯(pyrrole)作為功能單體，N'N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)作為交聯劑，四者在機械攪拌的作用下充分混合，滴加過硫酸銨后功能單體和交聯劑開始迅速交聯聚合，所形成的三維網絡結構能夠很好的包裹溶液中環丙沙星分子，并逐漸附著在ZnFe2O4的表面，再經過光催化洗脫去除模板分子后即可得具有三維專一識別的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑。本專利技術的技術優點：該PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑，以ZnFe2O4磁性光催化劑作為基體材料，不僅擁有催化活性，而且避免了催化劑使用后難回收的缺點；同時以吡咯作為功能單體和催化活性物，不僅簡化了印跡聚合物的制備過程，而且還進一步提高了ZnFe2O4磁性光催化劑的活性。此外，該PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑還擁有良好的穩定性，以及能夠三維專一識別和選擇光催化降解目標污染物環丙沙星。
技術實現思路
本專利技術以表面分子印跡技術為制備手段，制備出一種選擇性專一識別的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑。其優點在于構建一個既具良好選擇性和穩定性又具有較好光催化活性的光催化劑體系。本專利技術采用的技術方案是：一種選擇性專一識別的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備方法，按照下述步驟進行：步驟1、ZnFe2O4磁性光催化劑的制備：首先將六水合硝酸鋅和九水合硝酸鐵分別加入到乙二醇和乙醇的混合有機溶劑中，磁力攪拌至混合均勻，得到混合液A，將混合液A轉移到反應釜中進行恒溫熱反應；反應完畢后，冷卻到室溫用磁鐵分離，洗滌，真空中干燥可得納米球狀ZnFe2O4納米粒子；步驟2、PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備：將環丙沙星和吡咯加入到二甲亞砜中，在緩慢攪拌下形成預組裝溶液；將步驟1中制備的ZnFe2O4磁性光催化劑加入到所述預組裝溶液中，攪拌至分散均勻，通N2除去混合溶液中的氧氣，得到混合液B；將N'N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、過硫酸銨溶于二甲亞砜并混勻，得到混合液C，將混合液C逐滴加入到混合液B中，得到混合液D，在N2保護下，對混合液D在75℃下回流聚合；收集產物并移除模板分子，最后用磁鐵分離固體產物，洗滌，真空烘干后即可得PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑。步驟1中，制備混合液A時，所用的六水合硝酸鋅、九水合硝酸鐵與乙二醇和乙醇的混合有機溶劑的用量比為1mmol：2mmol：50mL；所用的乙二醇和乙醇的混合有機溶劑中，乙二醇和乙醇的體積比為9：1。步驟1中，所述的恒溫熱反應的溫度為150～250℃，反應時間為12～32h。步驟2中，制備混合液B時，所用的環丙沙星、吡咯、ZnFe2O4磁性光催化劑和二甲亞砜的用量比為0.02g：0.025～0.15mL：0.3g：30mL。步驟2中，制備混合液C時，N'N-亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨和二甲亞砜的用量比為0.05g：0.05g：10mL。步驟2中，制備混合液D時，所用的混合液B和混合液C的體積比為3：1。步驟2中，所述聚合反應的時間為6～18h。步驟2中，移除模板分子的方法為：將產物浸沒在去離子水中，在紫外光照射下攪拌至模板分子完全移除。步驟1、步驟2中，所述的真空烘干溫度均為50℃，所述的洗滌方式均為用離子水和乙醇各洗三遍。有益效果：該方法制備的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑，以ZnFe2O4磁性光催化劑作為基體材料，不僅擁有催化活性，而且避免了催化劑使用后難回收的缺點；同時以吡咯作為功能單體和催化活性物，不僅簡化了印跡聚合物的制備過程，而且還進一步提高了ZnFe2O4磁性光催化劑的活性。此外，該PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑還擁有良好的穩定性，以及能夠三維專一識別和選擇光催化降解目標污染物環丙沙星。附圖說明圖1：為實施例1制備的材料的SEM圖和TEM圖，其中，(a)為ZnFe2O4催化劑的SEM圖，(b)為ZnFe2O4催化劑的TEM圖，(c)為PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的SEM圖，(d)為PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的TEM圖；圖2：為實施例1制備的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑降解環丙沙星的吸光度隨時間變化曲線圖；圖3：為不同聚合時間對PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑光催化活性的影響；圖4：為不同吡咯加入量對PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑光催化活性的影響；圖5：為不同光催化劑對降解不同污染物的選擇性考察，其中，(a)為實施例1制備的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑；(b)為實施例1制備的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種選擇性專一識別的PPy@ZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備方法，其特征在于，按照下述步驟進行：步驟1、ZnFe2O4磁性光催化劑的制備：首先將六水合硝酸鋅和九水合硝酸鐵分別加入到乙二醇和乙醇的混合有機溶劑中，磁力攪拌至混合均勻，得到混合液A，將混合液A轉移到反應釜中進行恒溫熱反應；反應完畢后，冷卻到室溫用磁鐵分離，洗滌，真空中干燥可得納米球狀ZnFe2O4納米粒子；步驟2、PPy@ZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備：將環丙沙星和吡咯加入到二甲亞砜中，在緩慢攪拌下形成預組裝溶液；將步驟1中制備的ZnFe2O4磁性光催化劑加入到所述預組裝溶液中，攪拌至分散均勻，通N2除去混合溶液中的氧氣，得到混合液B；將N'N?亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨溶于二甲亞砜并混勻，得到混合液C，將混合液C逐滴加入到混合液B中，得到混合液D，在N2保護下，對混合液D在75℃下回流聚合；收集產物并移除模板分子，最后用磁鐵分離固體產物，洗滌，真空烘干后即可得PPy@ZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑。

【技術特征摘要】
1.一種選擇性專一識別的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備方法，其特征在于，
按照下述步驟進行：
步驟1、ZnFe2O4磁性光催化劑的制備：首先將六水合硝酸鋅和九水合硝酸鐵分別加入到
乙二醇和乙醇的混合有機溶劑中，磁力攪拌至混合均勻，得到混合液A，將混合液A轉移到
反應釜中進行恒溫熱反應；反應完畢后，冷卻到室溫用磁鐵分離，洗滌，真空中干燥可得納
米球狀ZnFe2O4納米粒子；
步驟2、PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的制備：將環丙沙星和吡咯加入到二甲亞
砜中，在緩慢攪拌下形成預組裝溶液；將步驟1中制備的ZnFe2O4磁性光催化劑加入到所述
預組裝溶液中，攪拌至分散均勻，通N2除去混合溶液中的氧氣，得到混合液B；將N'N-亞甲
基雙丙烯酰胺、過硫酸銨溶于二甲亞砜并混勻，得到混合液C，將混合液C逐滴加入到混合
液B中，得到混合液D，在N2保護下，對混合液D在75℃下回流聚合；收集產物并移除模
板分子，最后用磁鐵分離固體產物，洗滌，真空烘干后即可得PPyZnFe2O4磁性印跡復合光
催化劑。
2.根據權利要求1所述的一種選擇性專一識別的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的
制備方法，其特征在于，步驟1中，制備混合液A時，所用的六水合硝酸鋅、九水合硝酸鐵
與乙二醇和乙醇的混合有機溶劑的用量比為1mmol：2mmol：50mL；所用的乙二醇和乙醇的
混合有機溶劑中，乙二醇和乙醇的體積比為9：1。
3.根據權利要求1所述的一種選擇性專一識別的PPyZnFe2O4磁性印跡復合光催化劑的
制備方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王友山，逯子揚，閆永勝，朱志，趙曉旭，高乃玲，霍鵬偉，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32