一种三元复合仿生光催化剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种大尺寸、大孔径的三元复合仿生光催化剂，包括二元复合载体及沉积在该二元复合载体表面的光催化剂，所述光催化剂为铁酞菁配合物，所述铁酞菁配合物的含量为1.5～4wt.％；所述二元复合载体包括ZnO纳米晶薄膜和负载上述ZnO纳米晶薄膜的SiO₂大孔材料，所述ZnO的含量为10～20wt.％。本发明还公开了该三元复合仿生光催化剂的制备方法。本发明的三元复合仿生光催化剂的孔隙率为80％～90％，比表面积为86～108m²/g，在可见光照射下1小时内对罗丹B的降解率≥95％，其稳定性高，可重复使用，并且大尺寸任意形状以及较好的强度是该材料的优势，可以适应实际应用的需要。

主权项

一种三元复合仿生光催化剂，其特征在于：包括二元复合载体及沉积在该二元复合载体表面的活性物质，所述活性物质为铁酞菁配合物，所述三元复合仿生光催化剂中铁酞菁配合物的含量为1.5～4wt.％，该铁酞菁配合物为四羧基酞菁铁(III)；所述二元复合载体由三维超薄结构的二氧化硅大孔材料，以及沉积在该二氧化硅大孔材料三维贯通的孔道内的ZnO纳米晶薄膜构成，所述铁酞菁配合物沉积在二元复合载体表面，所述二元复合载体中，所述ZnO的含量为10～20wt.％；所述三元复合仿生光催化剂通过以下步骤制备：①三维骨架聚合物的制备，将质量比为1:2～1:2.5的环氧树脂和聚乙二醇混合并且加热到60～80℃，搅拌5～15分钟成透明溶液后，加入与环氧树脂质量比为1:4～1:4.5的三乙烯四胺液体，搅拌均匀后倒入模具中定型，保持定型温度在70～80℃中1～10h后形成白色的固状聚合物共混物，用纯水浸泡12～20小时，留下三维骨架结构的环氧树脂，在室温下真空干燥1～2天；②二氧化硅大孔材料的制备，将步骤①的三维骨架结构的环氧树脂在正硅酸四乙酯中浸泡4～5小时，在氨水气氛中于25～30℃下暴露10～12小时后形成SiO₂/环氧树脂复合物，干燥1～5小时，在马弗炉中以5～10℃/min的升温速率升至800～900℃，保持10～60分钟即得到三维超薄结构的二氧化硅大孔材料；③ZnO纳米晶薄膜在二氧化硅大孔材料中的原位合成，将摩尔比为1:1～1:1.2的Zn(NO₃)₂·6H₂O与四羟丙基乙二胺配成水溶液，得到所需的前驱液，所述前驱液中，Zn(NO₃)₂的浓度为0.2～1.0mol/L，将二氧化硅大孔材料置于前驱液中充分浸泡，取出后于70～80℃下烘2～3小时，然后在马弗炉中以10～15℃/min的速度升温至600～650℃，再保温煅烧1～2小时后冷却至室温，得到二元复合载体；④铁酞菁配合物的沉积，将铁酞菁配合物与N,N‑二甲基乙酰胺按3～6mg/ml的比例配成浸渍溶液，将步骤③中的二元复合载体在上述浸渍溶液中浸泡充分后取出，直接放入清水中，经干燥后得到三元复合仿生光催化剂。