負載型氧化鋅光催化劑及其製備方法
2023-08-06 22:49:01 1
專利名稱：負載型氧化鋅光催化劑及其製備方法
技術領域：
本發明屬用於分解有機汙染物的光催化材料的技術領域，特別涉及一種多孔氧化矽負載納米氧化鋅光催化劑及其製備方法。
背景技術：
納米氧化鋅因其特有的尺寸效應和表面特性，使其在光、電等方面具有一些特殊的性質。在紫外光照射下，氧化鋅具有光催化劑的作用，而納米化後其催化性能更強，能有效分解有機物質，因而起到淨化水質的作用。多孔氧化矽材料具有豐富的空隙和高的比表面積，最常見的包括矽膠和沸石等。由於其具有大量空隙和高的比表面積，因而與吸附質作用力強，且吸附平衡時間很短。因而常被用於負載各種類型的催化劑。目前，這類負載型催化劑已被應用於對含有機物汙水的 淨化處理。但用於汙水處理的傳統催化材料存在沉降性能差、難與水分離和可再生性差等缺點。目前，常見的負載型催化劑的固定方法有浸潰法、偶聯法、燒結法和溶膠凝膠法等，基本方式都為採用多種組分混合後，使催化劑固定於載體上。不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷(簡稱in-POSS)及其金屬配位化合物(簡稱P0MSS)是近年來一種新型納米材料，分子尺寸在I 3nm左右,其在結構和性質上與娃膠極其相似，目前多被用作催化劑及其機理模型而得到廣泛研究。
發明內容
本發明的目的在於提供了一種新的多孔氧化矽負載納米氧化鋅光催化劑，本發明的目的還在於提供多孔氧化矽負載納米氧化鋅光催化劑製備方法。本發明採用的是5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3. _3]八聚倍半矽氧烷作為起始材料合成其鋅配位化合物。5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3. -3]八聚倍半矽氧烷是不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷的一種，屬於已公開的現有技術。其製備可以參見 Hay Michael T. , Seurer Bradley, Holmes Daniel, Lee Andre, A Novel LinearTitanium(IV) -POSS Coordination Polymer, Macromolecules, 2010, 43, 2108-2110,製得的樣品是5，11，14，17-四(鈉)八苯基四環-[7. 3. 3.-3]八聚倍半矽氧烷(簡稱DDT80Na)。再將DDT80Na進行酸化處理，即可得到5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3. -3]八聚倍半矽氧烷(簡稱DDT80H)。5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3. -3]八聚倍半矽
氧烷的結構如下所示
權利要求
1.一種負載型氧化鋅光催化劑，成份為籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物；由多孔氧化矽負載氧化鋅納米顆粒構成，其中納米氧化鋅佔總質量的15% 30% ;所述的多孔氧化矽，是5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3. -3]八聚倍半矽氧烷。
2.根據權利要求I所述的負載型氧化鋅光催化劑，其特徵是，所述的氧化鋅納米顆粒，平均粒徑為5nm。
3.—種權利要求I的負載型氧化鋅光催化劑的製備方法，以不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷為原料，所述的不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷是5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3. -3]八聚倍半矽氧烷；分為籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物製備和煅燒兩個過程; 所述的籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物製備，是將不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷溶於四氫呋喃溶液中，再滴加二乙基鋅的己烷溶液，攪拌I小時後，真空乾燥，得到籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物；其中，按摩爾比不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷二乙基鋅=1 I 2.5，二乙基鋅的己烷溶液濃度為lmol/L ； 所述的煅燒，將籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物在500°C煅燒4小時，冷卻得到負載型氧化鋅光催化劑。
4.根據權利要求3所述的負載型氧化鋅光催化劑的製備方法，其特徵是，在籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物製備過程中，所述的真空乾燥，真空度不大於O. IMPa，在60°C下乾燥 12h。
5.根據權利要求3或4所述的負載型氧化鋅光催化劑的製備方法，其特徵是，在籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物製備過程中，按摩爾比不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷二乙基鋅=1 2。
6.根據權利要求3所述的負載型氧化鋅光催化劑的製備方法，其特徵是，所述的5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3.-3]八聚倍半矽氧烷，按如下具體過程製備，首先將苯基三甲氧基矽烷、蒸餾水和氫氧化鈉溶於異丙醇中形成均相溶液；在溶液回流溫度下，得到不完全縮合苯基籠型倍半矽氧烷鈉鹽，即5，11，14，17-四(鈉)八苯基四環-[7. 3. 3.-3]八聚倍半矽氧烷；其中按質量比苯基三甲氧基矽烷水氫氧化鈉=4:2: 2;再將不完全縮合苯基籠型倍半矽氧烷鈉鹽溶於四氫呋喃中，並加入無水乙酸進行酸化；用蒸餾水進行清洗，無水硫酸鎂乾燥，過濾，得到的濾液在真空度不大於O. IMPa,60°C條件下乾燥12h，產物為白色的不完全縮合籠型聚倍半矽氧烷，即5，11，14，17-四(氫)八苯基四環-[7. 3. 3.-3]八聚倍半矽氧烷；其中按摩爾比不完全縮合苯基籠型倍半矽氧烷鈉鹽無水乙酸=1 4。
全文摘要
本發明的負載型氧化鋅光催化劑及其製備方法屬用於分解有機汙染物的光催化材料的技術領域。光催化劑由多孔氧化矽負載氧化鋅納米顆粒構成，其中納米氧化鋅佔總質量的15%～30%。製備方法是以5,11,14,17-四(氫)八苯基四環-[7.3.3.-3]八聚倍半矽氧烷作為起始材料，經過籠型聚倍半矽氧烷鋅配位化合物製備和煅燒兩個過程。本發明的光催化材料，氧化鋅顆粒粒徑尺寸分布極窄，在載體內分散均勻，結合緊密；載體材料含有豐富的微孔；光催化劑具有反應速度快，催化活性高，在水中易於分散，沉降性好，易與水分離，易於回收等優點。
文檔編號B01J23/06GK102872852SQ20121042813
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者張春玲, 李昂, 江春梅 申請人:吉林大學