一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法
2023-10-06 09:09:09 3
專利名稱：一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法
一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法技術領域
本發明屬於光催化技術領域。具體涉及一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。
背景技術：
隨著人們對環境保護的重視，光催化這種新型的環境汙染治理技術越來越引起人們的關注。傳統的光催化方法一般採用無機半導體作為催化劑，比如Ti02，Zn0和Cu2O等。 但因為無機半導體存在量子效率低和不能有效利用可見光等缺點，限制了光催化技術的大規模應用。因此，找到一種有效的新型光催化劑尤為重要。
導電聚合物是一種具有導電性的高分子聚合物，又稱導電高分子。由於導電聚合物具有獨特的光電性質，引起了國內外學者的極大興趣，目前研究十分活躍的導電聚合物有聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯和聚吡啶等。在眾多導電聚合物中，聚噻吩具有電導率高、穩定性好、 易功能化和加工性好的優點，在光電材料、電磁屏蔽、微波吸收以及人造器官等領域具有良好的應用前景。
半導體在可見光或紫外光作用下能產生電子_空穴對，光生電子或空穴能和吸附在半導體表面的02、H2O及汙染物分子結合，發生一系列的氧化還原反應，使汙染物分子降解。由於聚噻吩具有獨特的光電子效應，在可見光或紫外光的照射下也能產生電子_空穴對，因此聚噻吩也可以應用於光催化領域。目前，將聚噻吩應用於光催化領域的報導主要集中於其結合無機半導體進行光催化降解有機物的嘗試，且獲得了較好的效果。而單純以聚噻吩作為光催化劑的研究，國內外還未見報導。
一種由過孔方式產生的聚噻吩球形體的製備方法(CN 102617868 A)的專利技術， 該技術採用過孔的方法製備出了聚噻吩納米球形材料，而且通過改變聚噻吩初始溶液的濃度可以控制聚噻吩球體的大小。該方法雖簡單易行，成本低廉。但是合成出來的聚噻吩納米球體並不規整，而且合成過程中使用的有機溶劑無法回收，會對環境造成危害。發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種價格低廉和環境友好的聚噻吩納米光催化劑的製備方法，用該方法製備的聚噻吩納米光催化劑不僅性質穩定、粒徑均勻和形狀規整，且單分散性好和對有機汙染物的吸附能力強；所製備的聚噻吩納米光催化劑通過再生能重複使用。
為實現上述目的，本發明所採用技術方案的具體步驟是步驟I、在室溫條件下，先將3(T70wt%的油相和5 20wt%的去離子水混合，然後邊攪拌邊逐量加入2(T60wt%的表面活性劑，再攪拌I. 5 2. 5h，製得W/0微乳液；步驟2、將聚合引發劑加入所述的W/0微乳液中，聚合引發劑與W/0微乳液的質量比為 I (14(Γ180)，攪拌廣2小時，製得含有引發劑的W/0微乳液；步驟3、將噻吩單體滴加到所述含有引發劑的W/0微乳液中，噻吩單體與含有引發劑的W/0微乳液的質量比為I : (120(Γ1500)，攪拌0.5 4.5h;再進行固液分離，對固液分離後的固體產物用乙醇洗滌，然後在6(T8(TC和真空條件下乾燥6 9h，製得聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
所述油相為甲苯、環己烷、石油醚和異辛烷中的一種。
所述表面活性劑為TritonX-100、Tween-80> Span-60和十二燒基磺酸鈉中的一種。
所述聚合引發劑為六水合三氯化鐵、過氧化氫、硝酸鈰銨和過硫酸銨中的一種。
所述固液分離是採用離心機進行分離，離心機轉速為300(T5000r/min，固液分離的時間為5 IOmin。
上述技術方案所製備的聚噻吩納米光催化劑的再生方法是所述的聚噻吩納米光催化劑在使用後採用離心機進行分離，離心機轉速為300(T5000r/min，再對固液分離後使用過的聚噻吩納米光催化劑用乙醇洗滌，然後在7(T90°C和真空條件下乾燥6 10h，得到再生的聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
由於採用上述技術方案，本發明和現有技術相比具有以下優點 I、本發明採用的是W/0微乳液法，該法設備簡單，操作容易，條件溫和，而且有機溶劑容易回收，綠色環保。
2、本發明可人為控制合成顆粒的大小，合成顆粒粒徑分布窄，所製備的聚噻吩納米光催化劑具有性質穩定、粒徑均勻、形狀規整的特點。
3、本發明所製備的聚噻吩納米光催化劑在水溶液中單分散性好、對有機汙染物的吸附能力強，在處理含偶氮類染料的廢水時，將聚噻吩納米光催化劑加入到廢水中攪拌，在紫外光的照射下發生反應，具有較高的光催化活性，能有效降解偶氮類有機汙染物，操作簡單。
4、本發明所製備的聚噻吩納米光催化劑使用後通過離心、洗滌、乾燥的方式使聚噻吩納米光催化劑可以重複使用，再生方法簡單。
因此，本發明具有價格低廉和環境友好的特點，所製備的聚噻吩納米光催化劑不僅性質穩定、粒徑均勻和形狀規整，且單分散性好和對有機汙染物的吸附能力強；所製備的聚噻吩納米光催化劑通過再生能重複使用。
圖I為本發明製備的一種聚噻吩納米光催化劑的透射電子顯微鏡圖片；圖2為圖I所制光催化劑與普通聚噻吩顆粒在UV體系下的光催化降解橙II性能對比圖；圖3為圖I所制聚噻吩納米光催化劑在UV體系下重複光催化降解橙II實驗的性能圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述，並非對其保護範圍的限制。
為避免重複，先將本具體實施方式
所涉及的固液分離統一描述如下，實施例中不再贅述所述固液分離是採用離心機進行分離，離心機轉速為300(T5000r/min。4
實施例I一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。聚噻吩納米光催化劑的其制體步驟是步驟I、在室溫條件下，先將3(T38wt%的油相和5 8wt%的去離子水混合，然後邊攪拌邊逐量加入2(T28wt%的表面活性劑，再攪拌I. 5^2. Oh,製得W/0微乳液；步驟2、將聚合引發劑加入所述的W/0微乳液中，聚合引發劑與W/0微乳液的質量比為 I (14(Γ150)，攪拌廣2小時，製得含有引發劑的W/0微乳液；步驟3、將噻吩單體滴加到所述含有引發劑的W/0微乳液中，噻吩單體與含有引發劑的 W/0微乳液的質量比為I : (120(Γ1260)，攪拌0.5 1.5h;再進行固液分離，對固液分離後的固體產物用乙醇洗滌，然後在6(T8(TC和真空條件下乾燥6、h，製得聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
本實施例中所述油相為甲苯；所述表面活性劑為TritonX-100 ;所述聚合引發劑為六水合三氯化鐵。
本實施例所製備的聚噻吩納米光催化劑的再生方法是聚噻吩納米光催化劑在使用後採用離心機進行分離，離心機 轉速為300(T5000r/min，再對固液分離後使用過的聚噻吩納米光催化劑用乙醇洗滌，然後在7(T90°C和真空條件下乾燥6 10h，得到再生的聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
實施例2一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為環己烷、表面活性劑為 Tween-80和聚合引發劑為過氧化氫外，其餘同實施例I。
實施例3一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為石油醚、表面活性劑為 Span-60和聚合引發劑為硝酸鈰銨外，其餘同實施例I。
實施例4一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為異辛烷、表面活性劑為十二烷基磺酸鈉和聚合弓I發劑為過硫酸銨外，其餘同實施例I。
實施例5一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。聚噻吩納米光催化劑的其制體步驟是步驟I、在室溫條件下，先將38 46wt%的油相和8 llwt%的去離子水混合，然後邊攪拌邊逐量加入28 36wt%的表面活性劑，再攪拌2. (Γ2. 5h，製得W/0微乳液；步驟2、將聚合引發劑加入所述的W/0微乳液中，聚合引發劑與W/0微乳液的質量比為 I (15(Γ160)，攪拌廣2小時，製得含有引發劑的W/0微乳液；步驟3、將噻吩單體滴加到所述含有引發劑的W/0微乳液中，噻吩單體與含有引發劑的 W/0微乳液的質量比為I : (1260 1320)，攪拌1.2 2.01!;再進行固液分離，對固液分離後的固體產物用乙醇洗滌，然後在6(T8(TC和真空條件下乾燥6 9h，製得聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
本實施例所製備的聚噻吩納米光催化劑的再生方法同實施例I。
實施例6一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為環己烷、表面活性劑為 Tween-80和聚合引發劑為過氧化氫外，其餘同實施例5。
實施例7一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為石油醚、表面活性劑為 Span-60和聚合引發劑為硝酸鈰銨外，其餘同實施例5。
實施例8一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為異辛烷、表面活性劑為十二烷基磺酸鈉和聚合弓I發劑為過硫酸銨外，其餘同實施例5。
實施例9一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。聚噻吩納米光催化劑的其制體步驟是步驟I、在室溫條件下，先將46飛4wt%的油相和If 14wt%的去離子水混合，然後邊攪拌邊逐量加入36 44wt%的表面活性劑，再攪拌I. 5 2. Oh,製得W/0微乳液；步驟2、將聚合引發劑加入所述的W/0微乳液中，聚合引發劑與W/0微乳液的質量比為 I (16(Γ170)，攪拌廣2小時，製得含有引發劑的W/0微乳液；步驟3、將噻吩單體滴加到所述含有引發劑的W/0微乳液中，噻吩單體與含有引發劑的 W/0微乳液的質量比為I : (1320 1380)，攪拌2.(T3.0h;再進行固液分離，對固液分離後的固體產物用乙醇洗滌，然後在6(T8(TC和真空條件下乾燥6 9h，製得聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
本實施例所製備的聚噻吩納米光催化劑的再生方法同實施例I。
實施例10一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為環己烷、表面活性劑為 Tween-80和聚合引發劑為過氧化氫外，其餘同實施例9。
實施例11一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為石油醚、表面活性劑為 Span-60和聚合引發劑為硝酸鈰銨外，其餘同實施例9。
實施例12一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為異辛烷、表面活性劑為十二烷基磺酸鈉和聚合弓I發劑為過硫酸銨外，其餘同實施例9。
實施例13一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。聚噻吩納米光催化劑的其制體步驟是步驟I、在室溫條件下，先將54 62wt%的油相和14 17wt%的去離子水混合，然後邊攪拌邊逐量加入44 52wt%的表面活性劑，再攪拌2. (Γ2. 5h，製得W/0微乳液；步驟2、將聚合引發劑加入所述的W/0微乳液中，聚合引發劑與W/0微乳液的質量比為 I (165 175)，攪拌f 2小時，製得含有引發劑的W/0微乳液；步驟3、將噻吩單體滴加到所述含有引發劑的W/0微乳液中，噻吩單體與含有引發劑的 W/0微乳液的質量比為I : (1380 1440)，攪拌3.(T4.0h;再進行固液分離，對固液分離後的固體產物用乙醇洗滌，然後在6(T8(TC和真空條件下乾燥6、h，製得聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
本實施例所製備的聚噻吩納米光催化劑的再生方法同實施例I。
實施例14一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為環己烷、表面活性劑為 Tween-80和聚合引發劑為過氧化氫外，其餘同實施例13。
實施例15一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為石油醚、表面活性劑為 Span-60和聚合引發劑為硝酸鈰銨外，其餘同實施例13。
實施例16一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為異辛烷、表面活性劑為十二烷基磺酸鈉和聚合弓I發劑為過硫酸銨外，其餘同實施例13。
實施例17一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。聚噻吩納米光催化劑的其制體步驟 是步驟I、在室溫條件下，先將62 70wt%的油相和17 20wt%的去離子水混合，然後邊攪拌邊逐量加入52飛0wt%的表面活性劑，再攪拌I. 5 2. Oh,製得W/0微乳液；步驟2、將聚合引發劑加入所述的W/0微乳液中，聚合引發劑與W/0微乳液的質量比為 I (17(Γ180)，攪拌廣2小時，製得含有引發劑的W/0微乳液；步驟3、將噻吩單體滴加到所述含有引發劑的W/0微乳液中，噻吩單體與含有引發劑的 W/0微乳液的質量比為I : (144(Γ1500)，攪拌3.5 4.5h;再進行固液分離，對固液分離後的固體產物用乙醇洗滌，然後在6(T8(TC和真空條件下乾燥6 9h，製得聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
實施例18一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為環己烷、表面活性劑為 Tween-80和聚合引發劑為過氧化氫外，其餘同實施例17。
實施例19一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為石油醚、表面活性劑為 Span-60和聚合引發劑為硝酸鈰銨外，其餘同實施例17。
實施例20一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。除油相為異辛烷、表面活性劑為十二烷基磺酸鈉和聚合弓I發劑為過硫酸銨外，其餘同實施例17。
本具體實施方式
和現有技術相比具有以下優點I、本具體實施方式
採用的是WO微乳液法，該法設備簡單，操作容易，條件溫和，而且有機溶劑容易回收，綠色環保。
2、本具體實施方式
可人為控制合成顆粒的大小，合成顆粒粒徑分布窄，所製備的聚噻吩納米光催化劑具有性質穩定、粒徑均勻、形狀規整的特點；圖I為實施例13所製備的一種聚噻吩納米光催化劑的透射電子顯微鏡圖片，從圖中可以看出所述聚噻吩納米光催化劑的粒徑在90-130nm之間，粒徑均勻；3、本具體實施方式
所製備的聚噻吩納米光催化劑在水溶液中單分散性好、對有機汙染物的吸附能力強，在處理含偶氮類染料的廢水時，將聚噻吩納米光催化劑加入到廢水中攪拌，在紫外光的照射下發生反應，具有較高的光催化活性， 能有效降解偶氮類有機汙染物，操作簡單；圖2為實施例13所製備的一種聚噻吩納米光催化劑與普通聚噻吩顆粒在UV體系下的光催化降解橙II性能對比圖，從圖中可以看出經過兩小時的紫外光照，所述聚噻吩納米光催化劑降解橙II的效率達到92%，光催化活性強，同時從圖中也可以看出，所述聚噻吩納米光催化劑的光催化活性要高於普通聚噻吩顆粒。
4、本具體實施方式
所製備的聚噻吩納米光催化劑使用後通過離心、洗滌、乾燥的方式使聚噻吩納米光催化劑可以重複使用，再生方法簡單；圖3為實施例13所製備的一種聚噻吩納米光催化劑在UV體系下重複光催化降解橙II實驗的性能圖，從圖中可以看出重複使用6次，雖然經過兩小時的紫外光照之後，所述聚噻吩納米光催化劑降解橙II的效率逐漸降低，但均大於88%，光催化活性仍然較高。
因此，本具體實施方式
具有價格低廉和環境友好的特點，所製備的聚噻吩納米光催化劑不僅性質穩定、粒徑均勻和形狀規整，且單分散性好和對有機汙染物的吸附能力強； 所製備的聚噻吩納米光催化劑通過再生能重複使用。
權利要求
1.一種聚噻吩納米光催化劑的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 步驟I、在室溫條件下，先將3(T70wt%的油相和5 20wt%的去離子水混合，然後邊攪拌邊逐量加入2(T60wt%的表面活性劑，再攪拌I. 5 2. 5h，製得W/0微乳液； 步驟2、將聚合引發劑加入所述的W/0微乳液中，聚合引發劑與W/0微乳液的質量比為I (14(Γ180)，攪拌廣2小時，製得含有引發劑的W/0微乳液； 步驟3、將噻吩單體滴加到所述含有引發劑的W/0微乳液中，噻吩單體與含有引發劑的W/0微乳液的質量比為I : (120(Γ1500)，攪拌0.5 4.5h;再進行固液分離，對固液分離後的固體產物用乙醇洗滌，然後在6(T80°C和真空條件下乾燥6 9h，製得聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
2.根據權利要求I所述的聚噻吩納米光催化劑的製備方法，其特徵在於所述油相為甲苯、環己烷、石油醚和異辛烷中的一種。
3.根據權利要求I所述的聚噻吩納米光催化劑的製備方法，其特徵在於所述表面活性劑為TritonX-100、Tween-80, Span-60和十二烷基磺酸鈉中的一種。
4.根據權利要求I所述的聚噻吩納米光催化劑的製備方法，其特徵在於所述聚合引發劑為六水合三氯化鐵、過氧化氫、硝酸鈰銨和過硫酸銨中的一種。
5.根據權利要求I所述的聚噻吩納米光催化劑的製備方法，其特徵在於所述固液分離是採用離心機進行分離，離心機轉速為300(T5000r/min。
6.根據權利要求f5項中任一項所述的聚噻吩納米光催化劑的製備方法所製備的聚噻吩納米光催化劑。
7.—種如權利要求I所述的聚噻吩納米光催化劑的製備方法所製備的聚噻吩納米光催化劑的再生方法，其特徵在於所述的聚噻吩納米光催化劑在使用後採用離心機進行分離，離心機轉速為300(T5000r/min，再對固液分離後使用過的聚噻吩納米光催化劑用乙醇洗滌，然後在7(T90°C和真空條件下乾燥6 10h，得到再生的聚噻吩納米光催化劑；密封保存待用。
全文摘要
本發明涉及一種聚噻吩納米光催化劑及其製備和再生方法。其技術方案先將30~70wt%的油相和5~20wt%的去離子水混合，邊攪拌邊加入20~60wt%的表面活性劑，攪拌，製得W/O微乳液；然後加入聚合引發劑，聚合引發劑與W/O微乳液的質量比為1∶(140~180)，攪拌，製得含有引發劑的W/O微乳液；最後滴加噻吩單體，噻吩單體與含有引發劑的W/O微乳液的質量比為1∶(1200~1500)，攪拌；固液分離，洗滌，乾燥，製得聚噻吩納米光催化劑。聚噻吩納米光催化劑在使用後採用離心機進行分離，洗滌，乾燥，得到再生的聚噻吩納米光催化劑。所製備的聚噻吩納米光催化劑性質穩定、粒徑均勻和單分散性好；所製備的聚噻吩納米光催化劑通過再生能重複使用。
文檔編號B01J31/06GK102921458SQ20121043242
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者程楊, 安良, 王光輝, 李曉敏, 高芳 申請人:武漢科技大學