【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種活性氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑及其制備方法和應用，屬于光催化。
技術介紹
1、近年來，光催化技術因具有反應條件溫和、能源消耗低、污染少等優勢備受研究者的關注。降解有機污染物常用的方法是光催化氧化法，原理是在光的作用下，使光催化劑激發電子進行躍遷而產生空穴，空穴與氧化劑或水進一步完成氧化反應，產生具有很強的氧化作用的活性自由基，將有機污染物完全降解為水和二氧化碳的過程。光催化劑的研究一直都是化學界的研究熱點。
2、光催化劑所用載體可分為無機載體和有機載體兩大類。最常用的無機載體有硅膠、氧化鋁、蒙脫土、氯化鎂及黏土等；而常用的有機載體為聚苯乙烯基聚合物。其中，苯乙烯樹脂、層狀粘土、mg/al水滑石等存在比表面積較低和缺少高度有序的較大孔道，所以在有機污染物的吸附及較大分子功能團的負載等方面存在一定的局限性。活性氧化鋁載體是一類廣泛使用的催化劑載體，不僅具有極高的化學性質穩定性，還具有比表面積大、孔結構可調、吸附性能好、耐酸堿性好、機械強度高、熔點高以及價格低廉等優點。因此被廣泛應用于醫藥、化工、冶金、水質凈化、化學分析、廢氣治理等領域。
3、金屬酞菁類化合物（mpcs）是一類具有18個電子的芳香共軛體系的大環化合物。它具有非常穩定的熱、光物理和化學性能、生產成本較低、在可見光區有較強的吸收，作為光敏劑或光催化劑在環境污染物的降解中得到廣泛的應用，受到研究者的青睞。由于酞菁化合物在水溶液中的溶解性較差，導致其催化降解有機污染物的催化活性較差。而磺酸金屬酞菁光催化劑可以解決其水溶性問題，但是
技術實現思路
1、為了解決磺酸金屬酞菁類催化劑穩定性較差、易聚集而降低催化活性、難以分離回收和重復利用的缺點，本專利技術提供了一種活性氧化鋁負載的磺酸金屬酞菁光催化劑及其制備方法和應用。
2、本專利技術將磺酸金屬酞菁通過π-π相互作用、氫鍵作用或中心金屬的配位作用等負載到載體上，將活性氧化鋁作為載體負載磺酸金屬酞菁，不僅可以增加材料的吸附性能，提供大量的反應活性位點，還能促進電荷的遷移，抑制光生電子和空穴的復合，從而提高光催化反應速率，還能有效地抑制磺酸金屬酞菁類的聚集效應，增強其在光催化劑中的分散性。
3、本專利技術提供了一種活性氧化鋁負載的磺酸金屬酞菁光催化劑，由活性氧化鋁載體及其負載的磺酸金屬酞菁組成，所述磺酸金屬酞菁在催化劑中的重量百分含量為5％～20％；優選8％～14％。
4、磺酸金屬酞菁為可溶性磺酸功能化的金屬酞菁，在可見光區有較強吸收。
5、所述的磺酸金屬酞箐為磺酸鈷酞菁、磺酸鐵酞菁、磺酸鎳酞菁的一種。
6、本專利技術提供了上述活性氧化鋁負載的磺酸金屬酞菁光催化劑的制備方法，包括以下步驟：
7、（1）將稱好的磺酸金屬酞菁與有機溶劑在室溫下進行攪拌，超聲分散得到均勻的前驅體溶液；
8、（2）將活性氧化鋁載體轉移到上述前驅體溶液中，超聲分散使其充分混合，經旋轉蒸發后，轉到馬弗爐中在250~350℃下煅燒1~4?h，最終得到活性氧化鋁負載的磺酸金屬酞菁光催化劑產品。
9、上述方法中，所述用于溶解磺酸金屬酞箐的有機溶劑為無水乙醇、dmf、dmso中的一種。
10、上述方法中，所述磺酸金屬酞菁與溶劑的質量比為1:200~1:400。
11、上述方法中，所述超聲分散時間為30～60min。
12、本專利技術提供了上述活性氧化鋁負載的磺酸金屬酞菁光催化劑在降解有機染料中的應用，具體方法如下：首先，將5～50?mg?活性氧化鋁負載的磺酸金屬酞菁光催化劑分散到30～60ml?rhb染料溶液中（20mg/l），避光下進行負載催化劑和染料之間的吸附-解吸平衡，約20～30min；然后將1～10mg的pms（過硫酸氫鉀）浸入溶液中，觀察染料顏色變化。
13、本專利技術中催化劑降解rhb染料的作用機理為：負載磺酸金屬酞菁材料被太陽光激發之后將形成光生電子，這些光生電子將激活?pms?以產生?so4―和羥基陰離子，這兩種產物又會連續反應生成?oh。除此之外，光生電子還會與溶解氧分子反應形成?o2―，?o2―會進一步與水反應形成?oh，這兩種自由基對?rhb?都有較強的氧化能力。另外?so4―?陰離子自由基還可以通過?oh?活化?pms?形成。上述的?so4―、?oh?和?o2―三種自由基在負載磺酸金屬酞菁材料體系中起主要作用，將?rhb?氧化降解為小分子，并最終礦化為二氧化碳和水。因此，在太陽光照射和?pms?的輔助下，負載磺酸金屬酞菁材料可以實現優異的催化降解?rhb?活性。
14、本專利技術的有益效果：
15、（1）本專利技術使用活性氧化鋁載體，具有比表面積大、孔結構可調、耐酸堿性好及價格低廉等優點；
16、（2）本專利技術得到的產物具有不易聚集、穩定性好等優點；
17、（3）經過實驗驗證，該產品具有較好的光催化效果，具有十分重要的應用價值。
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1.一種氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑，其特征在于：由活性氧化鋁載體及其負載的磺酸金屬酞菁組成，所述磺酸金屬酞菁在催化劑中的重量百分含量為5％～20％。
2.根據權利要求1所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑，其特征在于：所述磺酸金屬酞菁在催化劑中的重量百分含量為8％～14％。
3.根據權利要求1所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑，其特征在于：所述的磺酸金屬酞箐為磺酸鈷酞菁、磺酸鐵酞菁、磺酸鎳酞菁的一種，在可見光區有較強吸收。
4.一種權利要求1~3任一項所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為無水乙醇、DMF、DMSO中的一種。
6.根據權利要求5所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑的制備方法，其特征在于：所述磺酸金屬酞菁與有機溶劑的質量比為1:200~1:400。
7.根據權利要求4所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑的制備方法，其特征在于：所述超聲分散時間為30～60min。<...
【技術特征摘要】
1.一種氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑，其特征在于：由活性氧化鋁載體及其負載的磺酸金屬酞菁組成，所述磺酸金屬酞菁在催化劑中的重量百分含量為5％～20％。
2.根據權利要求1所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑，其特征在于：所述磺酸金屬酞菁在催化劑中的重量百分含量為8％～14％。
3.根據權利要求1所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑，其特征在于：所述的磺酸金屬酞箐為磺酸鈷酞菁、磺酸鐵酞菁、磺酸鎳酞菁的一種，在可見光區有較強吸收。
4.一種權利要求1~3任一項所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的氧化鋁負載磺酸金屬酞菁光催化劑的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為無水乙醇、dmf、dmso中的一種。
6.根據權利要求5所述的氧化鋁負載磺酸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：任曉丹，李建波，楊效益，陳蘇翰，閆貝貝，耿衛東，李全紅，
申請(專利權)人：中國日用化學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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