專利名稱：染料敏化光催化劑及在可見光下催化降解離子液體的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢棄物處理領(lǐng)域，特別涉及一種染料敏化光催化劑及其在可見光下催化降解離子液體中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
離子液體作為一種新型的綠色溶劑，因其具有獨特的理化性質(zhì)而被廣泛地應(yīng)用到有機合成、催化反應(yīng)、分離科學(xué)、電化學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)和化學(xué)工程等領(lǐng)域。因此關(guān)于離子液體的基礎(chǔ)研究已經(jīng)形成了一股持續(xù)而穩(wěn)定的熱潮。經(jīng)過二十余年的發(fā)展，離子液體現(xiàn)包含咪唑類、吡啶類、季銨鹽類、季鱗鹽類、胍類等約2000種；在離子液體工業(yè)化應(yīng)用方面，BASF基于“離子開關(guān)”原理的BASIL工藝，反應(yīng)效率提高了 8萬倍，成為了離子液體大規(guī)模應(yīng)用的成功范例。此外，Eastman Chemical Company, IFP, Degussa,以及BP、Exxonmobil、Chevron、PetroChina也都在不同領(lǐng)域開展了離子液體的工業(yè)應(yīng)用研究。從工業(yè)化的角度而言，離子液體作為一類新化學(xué)品，如要成功地實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，除需要詳細了解其在反應(yīng)單元中所表現(xiàn)出來的優(yōu)良性能，還應(yīng)綜合考慮并對其進行相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險評價如離子液體在儲運及應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性及安全性問題，毒性與降解性問題。研究者發(fā)現(xiàn)，某些離子液體對各種藻類、水體微生物、陸生生物以及哺乳細胞系等具有明顯的毒害作用，而且對一些人體中的關(guān)鍵酶具有顯著的抑制作用，甚至有研究表明，咪唑類離子液體具有潛在的誘變性與致癌性。此外離子液體在大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用過程中，可能會遇到與其他的化工過程遇到同樣的問題生產(chǎn)及工業(yè)化應(yīng)用中的跑冒滴漏；意外事故而引發(fā)的大規(guī)模泄漏；應(yīng)用、再生過程產(chǎn)生含有離子液體的廢水、廢渣。因此深入研究含離子液體的廢棄物的處理問題，不僅可以為離子液體工業(yè)化提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)，而且可以推進環(huán)境污染物清潔高效處理技術(shù)的深入發(fā)展。化合物的降解按照作用方式的不同，可分為熱解、生物降解、光解等幾種。生物降解雖然是降解有機物的首選方案，但是研究表明，常規(guī)的離子液體的生物降解效率非常低，有些甚至無法降解；在光解方面，Morawski等和Katoh等對紫外線降解離子液體行為進行研究，BoSSe，Le Rouzo等采用了伽馬射線為降解光源，考察了在不同的輻射光強、不同含水量及不同降解氣氛下，離子液體[MeBu3N][Tf2N]的降解性能。上述研究雖然取得了不錯的降解效率(降解率可以達到70%以上)，但是考慮到他們都是采用的實驗室光源，而在整個太陽能中紫外光譜以及其以下波長更短的光譜總能量占比不到5%。而可見光能約占整個太陽能的45%，因此要真正實現(xiàn)利用光解大規(guī)模降解在工業(yè)化工程中可能產(chǎn)生的廢棄離子液體，就必須要有效地利用太陽能中的可見光部分。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種染料敏化光催化劑。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述染料敏化光催化劑在可見光下催化降解離子液體中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種染料敏化光催化劑，染料敏化光催化劑是先采用浸潰法或原位合成法將光催化劑負載在分子篩上，光催化劑在分子篩上負載量為5 30%，然后對負載后的光催化劑進行染料敏化反應(yīng)制備得到。所述光催化劑為金屬氧化物或硫化物的半導(dǎo)體材料；所述分子篩為中孔分子篩；所述染料敏化反應(yīng)采用的染料為釕多吡啶基配合物染料或純有機光敏染料。所述光催化劑為Ti02、ZnO 或 Fe2O3 ;所述分子篩為 SBA-15、SBA-16、MCM_41、13X、NaY、HMS或MSU-H ;所述釕多吡啶基配合物染料為N3或N719(兩者可用結(jié)構(gòu)通式Cis-RuL2X2來表示X=_N=C=S，N3中L=4，4’_ 二羧酸-2，2’-聯(lián)吡啶，町19中L=4_n_ 丁基羥胺-4’-羧酸-2，2’-聯(lián)吡啶);所述純有機光敏染料為DCQ (2，9- 二氯喹吖啶酮)、香豆素類染料、吲哚類染料或三苯胺類染料。該染料敏化光催化劑具體按照以下制備方法制備得到(I)向溶有O. 3 1. 5g光催化劑前驅(qū)體的乙醇或者甲醇溶液加入I 5g分子篩，60°C下反應(yīng)3 24h;將反應(yīng)液抽濾所得固體洗滌后，在80 IOCTC下干燥6 12h，再在500 600°C下煅燒3 12h，得到光催化劑在分子篩上負載量為5 30%的樣品；(2)在攪拌的條件下，向25 50mL甲醇中加入1. O 1. 5g步驟(I)所得樣品，充分攪拌使其溶解，再向混合液逐滴加入IOmL O. 01 O. 05mol/L染料敏化劑的甲醇溶液，反應(yīng)12 24h ;反應(yīng)結(jié)束后先抽濾再用甲醇進行洗滌，所得固體在80 100°C下真空干燥8 12h，即可得到所需的染料敏化光催化劑。所述光催化劑前驅(qū)體為FeCl3、ZnCl2、鈦酸乙酯或異丙醇鈦上述染料敏化光催化劑在可見光下催化降解離子液體中的應(yīng)用。所述離子液體的陽離子為具有式(a)結(jié)構(gòu)的季銨陽離子、具有式(b)結(jié)構(gòu)的季膦陽離子、具有式(C)結(jié)構(gòu)的咪唑陽離子、具有式(d)結(jié)構(gòu)的吡啶陽離子、具有式(e)結(jié)構(gòu)的吡咯陽離子、具有式(f)結(jié)構(gòu)的胍類陽離子、具有式(g)結(jié)構(gòu)的噻唑陽離子或具有式(h)結(jié)構(gòu)的吡唑陽離子，
權(quán)利要求
1.一種染料敏化光催化劑，其特征在于該染料敏化光催化劑是先采用浸潰法或原位合成法將光催化劑負載在分子篩上，光催化劑在分子篩上負載量為5 30%,然后對負載后的光催化劑進行染料敏化反應(yīng)制備得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化光催化劑，其特征在于所述光催化劑為金屬氧化物或硫化物的半導(dǎo)體材料；所述分子篩為中孔分子篩；所述染料敏化反應(yīng)采用的染料為釕多吡啶基配合物染料或純有機光敏染料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種染料敏化光催化劑，其特征在于所述光催化劑為Ti02、ZnO 或 Fe2O3 ;所述分子篩為 SBA-15、SBA-16、MCM_41、13X、NaY、HMS 或 MSU-H ;所述釕多吡啶基配合物染料為N3或N719 ;所述純有機光敏染料為DCQ、香豆素類染料、吲哚類染料或三苯胺類染料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化光催化劑，其特征在于該染料敏化光催化劑具體按照以下制備方法制備得到 (1)向溶有O.3 1. 5g光催化劑前驅(qū)體的乙醇或者甲醇溶液加入I 5g分子篩，60°C下反應(yīng)3 24h ;將反應(yīng)液抽濾所得固體洗滌后，在80 100°C下干燥6 12h，再在500 600°C下煅燒3 12h，得到光催化劑在分子篩上負載量為5 30%的樣品； (2)在攪拌的條件下，向25 50mL甲醇中加入1.O 1. 5g步驟(I)所得樣品，充分攪拌使其溶解，再向混合液逐滴加入IOmL O. 01 O. 05mol/L染料敏化劑的甲醇溶液，反應(yīng)12 24h ;反應(yīng)結(jié)束后先抽濾再用甲醇進行洗滌，所得固體在80 100°C下真空干燥8 12h，即可得到所需的染料敏化光催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化光催化劑，其特征在于所述光催化劑前驅(qū)體為FeCl3、ZnCl2、鈦酸乙酯或異丙醇鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化光催化劑在可見光下催化降解離子液體中的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述離子液體的陽離子為具有式(a)結(jié)構(gòu)的季銨陽離子、具有式(b)結(jié)構(gòu)的季膦陽離子、具有式(C)結(jié)構(gòu)的咪唑陽離子、具有式(d)結(jié)構(gòu)的吡啶陽離子、具有式(e)結(jié)構(gòu)的吡咯陽離子、具有式(f)結(jié)構(gòu)的胍類陽離子、具有式(g)結(jié)構(gòu)的噻唑陽離子或具有式(h)結(jié)構(gòu)的吡唑陽離子，
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述可見光的波長為450、500、550或590nmo
全文摘要
本發(fā)明公開了一種染料敏化光催化劑及其在可見光下催化降解離子液體中的應(yīng)用。為了促進光催化劑的分散、光催化劑整體比表面積的增加、并防止光催化劑的流失，該染料敏化光催化劑是先采用浸漬法或原位合成法將光催化劑原料負載在分子篩上，光催化劑在分子篩上負載量為5～30%，為了有效地利用太陽能中的可見光部分，然后對負載后的光催化劑進行染料敏化反應(yīng)制備得到。該染料敏化光催化劑在可見光下催化降解離子液體中的應(yīng)用。本發(fā)明簡單易行、成本低廉、對離子液體或者含離子液體的廢棄物能進行清潔高效地可見光催化降解的方法。
文檔編號A62D3/17GK103055943SQ201210553859
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者于英豪, 黃理榮, 馬楠, 李雪輝, 王芙蓉, 王樂夫 申請人:華南理工大學(xué)