CN110833865B - 一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法,该方法包括：将g‑C3N4纳米片溶于乙醇中超声得g‑C3N4分散液，向g‑C3N4分散液中加入Mn(AC)2·4H2O溶液，于温度140‑160℃下反应1‑5h，制得Mn3O4/g‑C3N4复合材料；将Mn3O4/g‑C3N4复合材料分散在水中，得分散液；将分散液通过抽滤方式抽滤到PTFE膜上，干燥，得Mn3O4/g‑C3N4@PTFE催化膜。本发明的Mn3O4/g‑C3N4@PTFE催化膜是将Mn3O4/g‑C3N4复合材料分散在水中，然后抽滤到PTFE膜上制得，Mn3O4/g‑C3N4复合材料提高了与膜的相容性并提高了膜的稳定性，重复使用两次后，该催化膜对污染物的降解率仍为81％，稳定性高，并且催化膜上能产生强活性的单线态氧1O2，可同时应用于抗菌领域。
Description
技术领域：
本发明涉及一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法,属于材料制备及环境污染治理与抗菌技术领域。
背景技术：
单线态氧(1O2)是一种处于激发态的分子氧，是一种强氧化剂；其与超氧阴离子自由基、羟基自由基以及过氧化氢等活性氧类似，在催化氧化过程中扮演着重要的角色。在去除有机物应用领域中，由于不受环境有机质以及其它阴离子的干扰，得到了广泛的关注。目前产生1O2的方式有很多种，在高级氧化技术中(AOPs)通过活化过单硫酸盐(PMS)产生1O2的技术得到了广泛的发展。已有研究报道了用碳材料，金属催化剂，有机物(苯醌)，碱等活化PMS生成1O2，并应用于去除有机污染物。
在这些活化材料中，金属氧化物由于具有较高的催化活性而受到显著的关注，其中锰的氧化物由于具有高活性，低毒性，高自然丰度和丰富的化学价态，以及适应于较宽的pH范围，被广泛用于活化PMS降解有机污染物。然而目前发展的锰基催化剂大多数都是粉体材料，在后处理过程中需要复杂的分离程序，从而限制了其实际应用。
膜分离是从处理后的水中保留和回收催化剂的主要方法之一。目前，有研究人员将异相催化剂固定在膜上，制备一种催化膜，既能实现催化剂的分离和回收，又能避免膜污染。但负载到膜上的催化剂存在颗粒聚集，以及尺寸较大等问题，从而降低了活性位点的利用率。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明提供一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法，本发明制得的催化膜具有较高的活性位点利用率，较高的回收利用率，并且能产生强活性的单线态氧1O2，不受无机阴离子的影响，可同时应用于抗菌领域。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法，包括步骤如下：
1)将g-C3N4纳米片溶于乙醇中超声得g-C3N4分散液，向g-C3N4分散液中加入Mn(AC)2·4H2O溶液，于60-90℃下搅拌1-3h，得混合液，将混合液转移到高温反应釜中于温度140-160℃下反应1-5h，反应完成后离心，水洗，醇洗，干燥，最后得到Mn3O4/g-C3N4复合材料；
2)将Mn3O4/g-C3N4复合材料分散在水中，得分散液；将分散液通过抽滤方式抽滤到PTFE膜上，干燥，得Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜。
根据本发明优选的，步骤1)中g-C3N4纳米片与乙醇的质量体积比为：(100～200)：(20～30)，单位，mg/mL。
根据本发明优选的，步骤1)中Mn(AC)2·4H2O溶液的浓度为0.1-0.5mol/L。
根据本发明优选的，步骤1)中Mn(AC)2·4H2O溶液的加入量与乙醇的体积比为：(3-8)：(20-30)。
根据本发明优选的，步骤1)中搅拌温度为为80℃，搅拌时间为2h。
根据本发明优选的，步骤1)中高温反应釜反应温度为150℃，反应时间为3h。
根据本发明优选的，步骤1)中g-C3N4纳米片是按如下方法制备得到：
将尿素置于马弗炉中，以2.5-3.0℃/min的速度升温至550℃，保温处理2-4h，然后以2.5-3.0℃/min的速度降温至500℃，保温处理2-4h，自然冷却至室温后，得到淡黄色的g-C3N4纳米片。
根据本发明优选的，步骤2)中分散液中Mn3O4/g-C3N4复合材料的浓度为0.1-0.3g/L。
本发明的原理是:在合成过程中，利用g-C3N4纳米片表面的空腔结构，限制Mn3O4晶种的生长，使其固定住Mn3O4纳米颗粒，从而防止颗粒发生聚集，然后通过溶剂热法进一步增强g-C3N4纳米片与Mn3O4之间的作用力，在g-C3N4纳米片的表面上得到高度分散的Mn3O4颗粒，同时利用g-C3N4的三角孔结构使其能够渗透水等小分子，留下大分子的特点，为后续制备高活性的催化膜提供了材料；借助g-C3N4纳米片，使Mn3O4这种超小尺寸的纳米粒子(5-10nm)附着在PTFE膜上(孔径为0.22mm)，并且不会发生团聚，从而能够高效利用表面的活性位点。
本发明的优点及特点：
1、本发明的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜是将Mn3O4/g-C3N4复合材料分散在水中，然后抽滤到PTFE膜上制得，Mn3O4/g-C3N4复合材料提高了与膜的相容性并提高了膜的稳定性，重复使用两次后，该催化膜对污染物的降解率仍为81％，稳定性高。
2、本发明的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜具有高活化性，可以高效活化PMS，并且回收方便不污染水体。
3、本发明的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜上的Mn3O4/g-C3N4复合材料g-C3N4纳米片使Mn3O4这种超小尺寸的纳米粒子(5-10nm)附着在PTFE膜上(孔径为0.22mm)，并且不会发生团聚，同时固定的纳米颗粒提供了反应的活性位点，对降解污染物达到一个很好的效果。
4、本发明的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜上能产生强活性的单线态氧1O2，可同时应用于抗菌领域。
附图说明
图1为g-C3N4纳米片(CNNS)、Mn3O4、实施例1的Mn3O4/g-C3N4-100、实施例2的Mn3O4/g-C3N4-150、实施例3的Mn3O4/g-C3N4-200复合材料的XRD图谱。
图2为g-C3N4纳米片(CNNS)、Mn3O4、实施例1的Mn3O4/g-C3N4-100、实施例2的Mn3O4/g-C3N4-150、实施例3的Mn3O4/g-C3N4-200复合材料活化PMS对4-CP的降解图。
图3为实施例2的Mn3O4/g-C3N4-150复合材料的TEM图。
图4为实施例2的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜的SEM图。
图5为实施例2的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜对四氯苯酚、双酚A、罗丹明B不同污染物催化性能比较。
图6为实施例2的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜的循环使用性能。
图7为实施例2的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜活化PMS产生单线态氧1O2的检测结果图。
具体实施方式：
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术
实施例1：
1)Mn3O4/g-C3N4复合材料的制备：
称取20g尿素于坩埚中，放置于马弗炉中加热，于550℃下保持4h，控制加热速率为2.5℃/min，结束后变换温度，以5℃/min的升温速率加热到500℃并在该温度下保持2h，冷却得到g-C3N4纳米片；g-C3N4纳米片的XRD图如图1所示；
称取100mg g-C3N4于20ml的乙醇中超声分散4h,然后向溶液中加入5ml，0.2mol/L的Mn(AC)2·4H2O搅拌均匀，于80℃下水浴加热2h,后转移到高温马弗炉中，放在干燥箱中加热到150℃并保持3h，待反应结束后，离心，用水和乙醇分别洗3次，于80℃干燥12h，得到到Mn3O4/g-C3N4-100复合材料，后对其进行催化性能测试；
2)催化膜的制备
称取0.006g的Mn3O4/g-C3N4-100复合材料溶于40ml水中，超声4h,使其形成均一溶液，将该分散液通过简单的抽滤方式抽滤到PTFE膜的表面上，干燥得到Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜，然后对催化膜的性能进行评价。
实施例2：
1)Mn3O4/g-C3N4复合材料的制备：
g-C3N4纳米片的制备同实施例1，称取150mg g-C3N4于20ml的乙醇中超声分散4h,然后向溶液中加入5ml，0.2mol/L的Mn(AC)2·4H2O搅拌均匀，于80℃下水浴加热2h,后转移到高温马弗炉中，放在干燥箱中加热到150℃并保持3h，待反应结束后，离心，用水和乙醇分别洗3次，于80℃干燥12h，得到到Mn3O4/g-C3N4-150复合材料，Mn3O4/g-C3N4-150复合材料的TEM图如图3所示，从图3可以看出Mn3O4纳米颗粒(5-10nm)高度分散于g-C3N4纳米片上。后对其进行催化性能测试；
催化膜的制备按实施例1的进行，得到的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜的TEM图如图4所示，从图4中可以看出Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜表面含有很多复杂的小孔，表面呈蓬松的状态。
实施例3：
1)Mn3O4/g-C3N4复合材料的制备：
g-C3N4纳米片的制备同实施例1，称取200mg g-C3N4于20ml的乙醇中超声分散4h,然后向溶液中加入5ml，0.2mol/L的Mn(AC)2·4H2O搅拌均匀，于80℃下水浴加热2h,后转移到高温马弗炉中，放在干燥箱中加热到150℃并保持3h，待反应结束后，离心，用水和乙醇分别洗3次，于80℃干燥12h，得到到Mn3O4/g-C3N4-200复合材料，后对其进行催化性能测试；
催化膜的制备按实施例1的进行。
实验例：
1、Mn3O4/g-C3N4-100复合材料、Mn3O4/g-C3N4-150复合材料、Mn3O4/g-C3N4-200复合材料的XRD图如图1所示，从图1中可以看出在Mn3O4/g-C3N4复合材料中可以观察到Mn3O4和g-C3N4的峰值，且随着g-C3N4的加入量增大，复合材料中g-C3N4的峰值逐渐增大，同时Mn3O4的峰值减小，证明成功合成这种复合材料。
2、称取0.006g的g-C3N4、Mn3O4、Mn3O4/g-C3N4-100、Mn3O4/g-C3N4-150、Mn3O4/g-C3N4-200，分别放入50ml的锥形瓶中，然后分别加入50ppm的4-CP,1ppm的PMS,室温下搅拌，并在不同的时间段取样测试4-CP的浓度，用来评价每个催化剂的催化性能，测试结果如图2所示，从图2中可以看出，g-C3N4的加入量影响了复合材料的催化活性，其中Mn3O4/g-C3N4-150表现出最好的催化性能。
3、对实施例2制得Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜进行催化性能评价，测试结果如图5所示，从图中可以看出，在60min内，该催化膜对四氯苯酚、双酚A、罗丹明B的降解率分别为90％、98％、100％。
4、对实施例2的制得的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜进行循环性能评价。在60min内，新的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜对四氯苯酚的降解率为90％，复使用一次后，该催化膜对四氯苯酚的降解率为89％；重复使用两次后，该催化膜对四氯苯酚的降解率为81％，测试结果如图6所示。
5、对实施例2的制得的Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜活化PMS的单线态氧1O2检测。测试结果如图7所示，从图中可以观察到，三重TEMP-1O2产物峰的存在，说明该催化体系中产生了单线态氧1O2。
Claims (5)
1.一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法，包括步骤如下：
1）将g-C3N4纳米片溶于乙醇中超声得g-C3N4分散液，g-C3N4纳米片与乙醇的质量体积比为：（100～200）：（20～30），单位，mg/mL，向g-C3N4分散液中加入Mn(AC)2·4H2O溶液，Mn(AC)2·4H2O溶液的浓度为0.1-0.5mol/L，Mn(AC)2·4H2O溶液的加入量与乙醇的体积比为：（3-8）：（20-30），于60-90℃下搅拌1-3h，得混合液，将混合液转移到高温反应釜中于温度140-160℃下反应1-5h，反应完成后离心，水洗，醇洗，干燥，最后得到Mn3O4/g-C3N4复合材料；
2）将Mn3O4/g-C3N4复合材料分散在水中，得分散液；将分散液通过抽滤方式抽滤到PTFE膜上，干燥，得Mn3O4/g-C3N4@PTFE催化膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中搅拌温度为80℃，搅拌时间为2h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中高温反应釜反应温度为150℃，反应时间为3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中g-C3N4纳米片是按如下方法制备得到：
将尿素置于马弗炉中，以2.5-3.0℃/min的速度升温至550℃，保温处理2-4h，然后以2.5-3.0℃/min的速度降温至500℃，保温处理2-4h，自然冷却至室温后，得到淡黄色的g-C3N4纳米片。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中分散液中Mn3O4/g-C3N4复合材料的浓度为0.1-0.3g/L。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2956463A1 (en) * | 2013-02-13 | 2015-12-23 | California Institute of Technology | Sulfonic esters of metal oxides and methods of their use |
| CN105465490A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-04-06 | 无锡拓能自动化科技有限公司 | 一种耐高压抗冲击管道及其制备方法 |
| CN105535972A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-04 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种c3n4纳米复合材料、制备方法及其应用 |
| CN105597558A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-05-25 | 浙江理工大学 | 一种具有催化降解功能的复合纳滤膜及其制备方法、应用 |
| CN105817255A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-03 | 武汉理工大学 | 一种锰系氧化物/石墨相氮化碳复合光催化材料及其制备方法 |
| CN106861746A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-20 | 北京师范大学 | 一种氮化碳负载单分散氧化态金属原子催化材料的制备方法 |
| CN108380195A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-10 | 上海师范大学 | 一种基于表面氧缺陷构建的分子氧活化催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109248704A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-22 | 广州大学 | 碳、氧共掺杂石墨相氮化碳的制备及其在催化活化过硫酸盐降解水中污染物中的应用 |
| CN109985536A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-09 | 河海大学 | 一种g-C3N4-PVDF复合膜、制备方法以及应用 |
| US10486971B2 (en) * | 2014-03-04 | 2019-11-26 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University | Scroll composite having amphiphilic substance inside and method for preparation of the same |
| EP2964600B1 (en) * | 2013-03-08 | 2020-06-10 | University of Central Florida Research Foundation, Inc. | Method for mechanocatalytic oxidative depolymerization of polymer-containing materials |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140050650A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superhard carbon nitride and method for producing the same |
| US9711456B2 (en) * | 2015-12-19 | 2017-07-18 | International Business Machines Corporation | Composite manganese nitride/low-K dielectric cap |
| CN109078647A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-12-25 | 上海师范大学 | 一种Mn3O4/g-C3N4光热协同催化复合材料及其制备方法和应用 |
| CN109205578B (zh) * | 2018-08-09 | 2021-07-13 | 上海交通大学 | 一种微波辅助液相剥离层状材料制备二维纳米片的方法 |
-
2019
- 2019-11-21 CN CN201911149771.6A patent/CN110833865B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2956463A1 (en) * | 2013-02-13 | 2015-12-23 | California Institute of Technology | Sulfonic esters of metal oxides and methods of their use |
| EP2964600B1 (en) * | 2013-03-08 | 2020-06-10 | University of Central Florida Research Foundation, Inc. | Method for mechanocatalytic oxidative depolymerization of polymer-containing materials |
| US10486971B2 (en) * | 2014-03-04 | 2019-11-26 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University | Scroll composite having amphiphilic substance inside and method for preparation of the same |
| CN105597558A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-05-25 | 浙江理工大学 | 一种具有催化降解功能的复合纳滤膜及其制备方法、应用 |
| CN105465490A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-04-06 | 无锡拓能自动化科技有限公司 | 一种耐高压抗冲击管道及其制备方法 |
| CN105535972A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-04 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种c3n4纳米复合材料、制备方法及其应用 |
| CN105817255A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-03 | 武汉理工大学 | 一种锰系氧化物/石墨相氮化碳复合光催化材料及其制备方法 |
| CN106861746A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-20 | 北京师范大学 | 一种氮化碳负载单分散氧化态金属原子催化材料的制备方法 |
| CN108380195A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-10 | 上海师范大学 | 一种基于表面氧缺陷构建的分子氧活化催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109248704A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-22 | 广州大学 | 碳、氧共掺杂石墨相氮化碳的制备及其在催化活化过硫酸盐降解水中污染物中的应用 |
| CN109985536A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-09 | 河海大学 | 一种g-C3N4-PVDF复合膜、制备方法以及应用 |
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