CN114797973B - 一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用 - Google Patents
一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114797973B CN114797973B CN202210378834.0A CN202210378834A CN114797973B CN 114797973 B CN114797973 B CN 114797973B CN 202210378834 A CN202210378834 A CN 202210378834A CN 114797973 B CN114797973 B CN 114797973B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- urea
- mos
- pdi
- pdi polymer
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 85
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 claims abstract description 47
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 claims abstract description 47
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 claims abstract description 47
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 claims abstract description 36
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 claims abstract description 36
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 33
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229940057499 anhydrous zinc acetate Drugs 0.000 claims abstract description 10
- CLYVDMAATCIVBF-UHFFFAOYSA-N pigment red 224 Chemical compound C=12C3=CC=C(C(OC4=O)=O)C2=C4C=CC=1C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C4=CC=C3C1=C42 CLYVDMAATCIVBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L zinc acetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 19
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L peroxysulfate(2-) Chemical compound [O-]OS([O-])(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 19
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 14
- 229940040944 tetracyclines Drugs 0.000 claims description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- -1 PDI Chemical class 0.000 description 69
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 5
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 101100069231 Caenorhabditis elegans gkow-1 gene Proteins 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 150000003518 tetracenes Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
- B01J31/063—Polymers comprising a characteristic microstructure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
- B01J27/047—Sulfides with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
- B01J27/051—Molybdenum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用，该催化剂的制备以尿素、苝‑3,4,9,10‑四羧酸二酐、无水乙酸锌、咪唑为原料，采用有机合成法得到尿素PDI聚合物，通过球磨得到球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，其中，球磨时间为30‑60 min。本发明制备得到的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备工艺简单、产量大，具有比表面积大和反应位点多的特点，该材料能够在可见光下活化过硫酸盐，对水中四环素进行高效催化降解。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合光催化剂制备方法和应用，尤其涉及一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用。
背景技术
四环素类抗生素（TCs）是一类应用较早且应用较广的抗生素，其以氢化并四苯为基本母核，可与碱或酸结合成盐，在碱性水溶液中易降解，在酸性水溶液中较稳定。TCs应用于生物体后难以被完全利用，超过75%的TCs以原形或代谢物的形式通过尿液和粪便排出体外，最终不可避免地进入水环境，对非目标生物产生毒性作用，对水环境中水生生物构成潜在的危害，并可能会通过生物富集在食物链中进行传递，从而对整个生态环境乃至人类健康造成威胁。另外，TCs还可进入地下水和饮用水水源地，危害饮用水安全，直接对人类健康构成威胁。因此，对TCs去除方法的研究具有重要的现实意义。
苝酰亚胺（PDI）是一种n型有机半导体，其具有较窄的带隙（~1.69 eV），因此可以吸收可见光。PDI具有较高的光、热稳定性，较高的电子亲和力及载流子迁移率。PDI的共轭键之间有很强的π共轭堆积使PDI具有较高的电子亲和性和电子迁移率。但由于其光生载流子易复合、氢键连接稳定性较差等原因，限制了其在光催化领域的应用。尿素PDI（U-PDI）是以尿素为PDI分子间的共价连接剂构造的聚合物光催化剂，由于其较大的共轭体系，具有较宽的光谱响应。此外，尿素-PDI的高结晶度和大分子偶极子有助于形成强大的内置电场，促进光生载流子的分离和传输。尿素PDI聚合物用于光催化耦合过硫酸盐体系，可以利用过硫酸盐的自激活来捕获光生电子，进一步促进光生电子和空穴的分离，同时生成氧化能力强的硫酸盐自由基并发生自由基的链式反应，提高光催化活性，且共价键连接的尿素PDI聚合物具有很强的稳定性，能够实现宽pH的适应范围和高回收利用率。然而，尚未有研究报道U-PDI的改性方法，将U-PDI聚合物与二维层状结构化合物MoS2复合构建异质结，是提高U-PDI光生电子-空穴分离效率一种有效策略。
二硫化钼（MoS2）是一种二维层状结构材料，具有大比表面积，多活性位点，较强的吸附性能，有利于构建电子传输通道。近年来，MoS2材料作为催化剂去除有机污染物受到了广泛的关注。大部分MoS2的改性方法存在成本较高的缺点，不足以大规模生产，球磨技术因其操作方便、成本低、易于升级等优点而被广泛应用于工程中。此外，球磨后材料内部结构会暴露，导致材料比表面积增大，活性位点增多。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种降解效率高、节约能源、无二次污染、绿色环保的球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂制备方法；本发明的另一目的在于提供该制备方法得到的球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂在水中降解四环素的应用。
技术方案：本发明所述的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑进行有机合成，加入盐酸搅拌，制得搅拌产物；
（2）将所述搅拌产物过滤、洗涤至中性和干燥，制得尿素PDI聚合物粉末；
（3）将MoS2与尿素PDI聚合物进行球磨，得到产物球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂。
优选地，步骤（1）中，所述尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑的质量比为1:5-10:1-5:30-50；所述有机合成过程是在空气气氛下，温度为100-150℃的条件下进行的。
优选地，步骤（2）中，所述过滤时采用的滤膜孔径为0.22-0.45 μm；所述干燥温度为50-70 ℃，干燥类型为真空干燥。
优选地，步骤（3）中，所述MoS2与尿素PDI聚合物的质量比为1：0.5-2；所述球磨时间为30-60 min。
上述制备方法得到的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂可应用于降解水中四环素。降解过程包括如下步骤：在四环素溶液中加入球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂；加入过一硫酸盐进行可见光催化反应，其中，所述光催化剂与四环素的质量比为20-100:1，所述光催化剂和过一硫酸盐的质量比为25:10-60.78。该体系能够在可见光下活化过一硫酸盐对水中四环素进行高效催化降解。
优选地，所述可见光催化反应前先进行暗吸附，达到吸附平衡后再进行可见光催化反应。
本发明通过球磨可以优化MoS2的表面性能，特别是有利于增加MoS2的表面积和S空位的数量，从而暴露出更多的Mo(IV)位点，对活化过一硫酸盐（PMS）具有促进作用。因此，利用球磨法制备U-PDI/MoS2具有可行性且有利于提高光生电子-空穴分离效率。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：（1）球磨法获得的尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，成本低廉，过程简单，工艺简单并且产量大，与传统的MoS2的改性方法相比，球磨法无需引入其他金属元素，且操作方便、成本低、易于升级，适合大规模生产；（2）本发明的制备方法制得的催化剂可应用于降解水中四环素，该催化剂能够对水中四环素进行高效催化降解，80 min对四环素的去除率最高可达90.5%；（3）本发明的光催化剂能够在可见光下活化过硫酸盐，与传统的紫外光活化过硫酸盐相比，能耗低、成本低。
附图说明
图1为尿素PDI聚合物的扫描电子显微镜图；
图2为MoS2的扫描电子显微镜图；
图3为MoS2的透射电镜图；
图4为实施例1中球磨45 min的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂的扫描电子显微镜图；
图5为本发明所制备的不同材料在可见光下活化PMS降解10 mg/L四环素的效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比1:6.5:3.08:41.67将尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑在空气氛下、温度为140 ℃置于四颈烧瓶进行有机合成，加入盐酸并搅拌，获得搅拌产物；
（2）将搅拌产物过滤、洗涤至中性和干燥，制得尿素PDI聚合物粉末，其中，过滤滤膜孔径为0.22 μm，干燥温度为60 ℃；
（3）将质量比为1：1的MoS2与尿素PDI聚合物放入钢质容器内的球磨机上球磨45min，得到产物球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，记为UM-45；
所述制备方法得到的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂可应用于降解水中的四环素，步骤如下：
取球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，置于50 mL四环素溶液中，先在黑暗条件下搅拌30 min，达到吸附平衡后，打开添加滤光片的氙灯(λ>420 nm)，此时加入过一硫酸盐，混合均匀后得到可见光下球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂活化过硫酸盐体系，其中，球磨尿素PDI聚合物/MoS2与四环素的质量比为50:1，球磨尿素PDI聚合物/MoS2和过一硫酸盐的质量比为25:46.11。
实施例2
本实施例的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比1:8.2:4.12:40将尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑在空气氛下、温度为110 ℃置于四颈烧瓶进行有机合成，加入盐酸并搅拌，获得搅拌产物；
（2）将搅拌产物过滤、洗涤至中性和干燥，制得尿素PDI聚合物粉末，其中，过滤滤膜孔径为0.22 μm，干燥温度为50 ℃；
（3）将质量比为1：1.5的MoS2与尿素PDI聚合物放入钢质容器内的球磨机上球磨30min，得到产物球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，记为UM-30；
所述制备方法得到的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂可应用于降解水中的四环素，步骤如下：
取球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，置于50 mL四环素溶液中，先在黑暗条件下搅拌30 min，达到吸附平衡后，打开添加滤光片的氙灯(λ>420 nm)，此时加入过一硫酸盐，混合均匀后得到可见光下球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂活化过硫酸盐体系，其中，球磨尿素PDI聚合物/MoS2与四环素的质量比为25:1，球磨尿素PDI聚合物/MoS2和过一硫酸盐的质量比为25:50.34。
实施例3
本实施例的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比1:7.2:2.14:34.5将尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑在空气氛下、温度为120 ℃置于四颈烧瓶进行有机合成，加入盐酸并搅拌，获得搅拌产物；
（2）将搅拌产物过滤、洗涤至中性和干燥，制得尿素PDI聚合物粉末，其中，过滤滤膜孔径为0.45 μm，干燥温度为60 ℃；
（3）将质量比为1：0.7的MoS2与尿素PDI聚合物放入钢质容器内的球磨机上球磨60min，得到产物球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，记为UM-60；
所述制备方法得到的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂可应用于降解水中的四环素，步骤如下：
取球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，置于50 mL四环素溶液中，先在黑暗条件下搅拌30 min，达到吸附平衡后，打开添加滤光片的氙灯(λ>420 nm)，此时加入过一硫酸盐，混合均匀后得到可见光下球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂活化过硫酸盐体系，其中，球磨尿素PDI聚合物/MoS2与四环素的质量比为30:1，球磨尿素PDI聚合物/MoS2和过一硫酸盐的质量比为25:50.25。
实施例4
本实施例的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比1:5.76:4:50将尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑在空气氛下、温度为100 ℃置于四颈烧瓶进行有机合成，加入盐酸并搅拌，获得搅拌产物；
（2）将搅拌产物过滤、洗涤至中性和干燥，制得尿素PDI聚合物粉末，其中，过滤滤膜孔径为0.22 μm，干燥温度为60 ℃；
（3）将质量比为1：2的MoS2与尿素PDI聚合物放入钢质容器内的球磨机上球磨45min，得到产物球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂；
所述制备方法得到的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂可应用于降解水中的四环素，步骤如下：
取球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，置于50 mL四环素溶液中，先在黑暗条件下搅拌30 min，达到吸附平衡后，打开添加滤光片的氙灯(λ>420 nm)，此时加入过一硫酸盐，混合均匀后得到可见光下球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂活化过硫酸盐体系，其中，球磨尿素PDI聚合物/MoS2与四环素的质量比为70:1，球磨尿素PDI聚合物/MoS2和过一硫酸盐的质量比为25:30.67。
实施例5
本实施例的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量比1:5:2.41:34.56将尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑在空气氛下、温度为130 ℃置于四颈烧瓶进行有机合成，加入盐酸并搅拌，获得搅拌产物；
（2）将搅拌产物过滤、洗涤至中性和干燥，制得尿素PDI聚合物粉末，其中，过滤滤膜孔径为0.22 μm，干燥温度为70 ℃；
（3）将质量比为1：1的MoS2与尿素PDI聚合物放入钢质容器内的球磨机上球磨45min，得到产物球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂；
所述制备方法得到的尿素PDI聚合物/MoS2催化剂可应用于降解水中的四环素，步骤如下：
取球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂，置于50 mL四环素溶液中，先在黑暗条件下搅拌30 min，达到吸附平衡后，打开添加滤光片的氙灯(λ>420 nm)，此时加入过一硫酸盐，混合均匀后得到可见光下球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂活化过硫酸盐体系，其中，球磨尿素PDI聚合物/MoS2与四环素的质量比为80:1，球磨尿素PDI聚合物/MoS2和过一硫酸盐的质量比为25:55.08。
对比例1
本对比例中，使用尿素PDI聚合物作为光催化剂，其他原料、配比、制备方法和检测方法与实施例1相同，在80 min四环素的去除率达到74.4%。
对比例2
本对比例中，使用MoS2作为光催化剂，其他原料、配比、制备方法和检测方法与实施例1相同，在80 min四环素的去除率达到78.5%。
图1为尿素PDI聚合物的扫描电子显微镜图，呈现条簇状。
图2为MoS2的扫描电子显微镜图，图3为MoS2的透射电镜图，MoS2的形态完整，边缘呈波纹状；
图4为球磨45 min的尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂的扫描式电子显微镜图，可以看出尿素PDI聚合物成功嵌入MoS2，表明球磨使二者成功复合；
图5为本发明所制备的不同材料在可见光下活化PMS降解10 mg/L四环素的效果对比图，其中UM-30、UM-45和UM-60分别表示尿素PDI聚合物与MoS2的球磨时间为30、45和60min；从图中可以看出，U-PDI、MoS2、UM-30、UM-45和UM-60光降解80 min后对四环素的去除率分别是74.4%、78.5%、86.6%、90.5%和88.9%。可以看出，UM-45的降解效果最佳。
通过对比例1-2与实施例1的比较，尿素PDI聚合物和MoS2在可见光下降解四环素的去除率低于本发明范围。
Claims (8)
1.一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在水中降解四环素的应用，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括如下步骤：
（1）将尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑进行有机合成，加入盐酸搅拌，制得搅拌产物；
（2）将所述搅拌产物过滤、洗涤至中性和干燥，制得尿素PDI聚合物粉末；
（3）将MoS2与尿素PDI聚合物进行球磨，得到产物球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂；
降解过程包括如下步骤：在四环素溶液中加入球磨尿素PDI聚合物/MoS2复合光催化剂；加入过一硫酸盐进行可见光催化反应，其中，所述光催化剂与四环素的质量比为20-100:1，所述光催化剂和过一硫酸盐的质量比为25:10-60.78。
2.根据权利要求1所述尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在水中降解四环素的应用，其特征在于，步骤（1）中，所述尿素、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、无水乙酸锌和咪唑的质量比为1:5-10:1-5:30-50。
3.根据权利要求1所述尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在水中降解四环素的应用，其特征在于，步骤（1）中，有机合成过程是在空气气氛下，温度为100-150℃的条件下进行的。
4.根据权利要求1所述尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在水中降解四环素的应用，其特征在于，步骤（2）中，过滤时采用的滤膜孔径为0.22-0.45 μm。
5.根据权利要求1所述尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在水中降解四环素的应用，其特征在于，步骤（2）中干燥温度为50-70 ℃，干燥类型为真空干燥。
6.根据权利要求1所述尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在水中降解四环素的应用，其特征在于，步骤（3）中，所述MoS2与尿素PDI聚合物的质量比为1：0.5-2。
7.根据权利要求1所述尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在水中降解四环素的应用，其特征在于，步骤（3）中球磨时间为30-60 min。
8.根据权利要求1所述尿素PDI聚合物/MoS2催化剂在降解水中四环素的应用，其特征在于，可见光催化反应前先进行暗吸附，达到吸附平衡后再进行可见光催化反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210378834.0A CN114797973B (zh) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | 一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210378834.0A CN114797973B (zh) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | 一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114797973A CN114797973A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114797973B true CN114797973B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=82534146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210378834.0A Active CN114797973B (zh) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | 一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114797973B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115779929B (zh) * | 2022-09-29 | 2024-02-23 | 南京师范大学 | 一种改性ZnIn2S4光催化剂及其制备方法与应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108579806A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-28 | 清华大学 | 一种苝酰亚胺-尿素聚合物的制备方法及其应用 |
| CN110841711A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-28 | 南京师范大学 | 一种超分子异质结有机光催化剂及其制备方法与应用方法 |
| CN111569940A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-25 | 南京师范大学 | 一种pdi超分子光催化剂及其制备方法与使用方法 |
| CN113457710A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-01 | 南京师范大学 | PDI/g-C3N4/Bi2WO6复合光催化剂及制备方法和应用 |
| CN113952981A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-21 | 扬州大学 | 自组装苝二酰亚胺的钒酸铋有机-无机复合光催化剂及其制备方法 |
-
2022
- 2022-04-12 CN CN202210378834.0A patent/CN114797973B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108579806A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-28 | 清华大学 | 一种苝酰亚胺-尿素聚合物的制备方法及其应用 |
| CN110841711A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-28 | 南京师范大学 | 一种超分子异质结有机光催化剂及其制备方法与应用方法 |
| CN111569940A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-25 | 南京师范大学 | 一种pdi超分子光催化剂及其制备方法与使用方法 |
| CN113457710A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-01 | 南京师范大学 | PDI/g-C3N4/Bi2WO6复合光催化剂及制备方法和应用 |
| CN113952981A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-21 | 扬州大学 | 自组装苝二酰亚胺的钒酸铋有机-无机复合光催化剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114797973A (zh) | 2022-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109772454B (zh) | 光催化膜及其制备方法和对消毒副产物前体物的降解应用 | |
| CN112275321B (zh) | 一种柔性复合催化膜的制备方法及其应用 | |
| CN112718009B (zh) | 一种pdi/mof异质结光催化剂及其制备方法与使用方法 | |
| CN114797973B (zh) | 一种尿素PDI聚合物/MoS2催化剂制备方法和应用 | |
| CN108816265B (zh) | 钒酸铋/氮掺杂碳量子点/氧化亚铜双z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101891274B (zh) | 一种室外自然光-过氧化氢协同处理结晶紫污染污水的方法 | |
| Mardiroosi et al. | Design and fabrication of a perylene dimiide functionalized g-C3N4@ UiO-66 supramolecular photocatalyst: Insight into enhancing the photocatalytic performance | |
| CN102836702A (zh) | 一种过渡金属离子印迹负载型M-POPD-TiO2-漂珠复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112316982A (zh) | 一种制备钛基金属有机框架同源异质结光催化剂的方法 | |
| CN109999844A (zh) | 一种MoS2/施威特曼石类芬顿复合催化剂、制备方法与应用 | |
| CN113842930B (zh) | 一种提升金属氧化物-磷复合催化剂活性的绿色方法和应用 | |
| CN111905812B (zh) | 一种pdi负载生物炭光催化剂及其制备方法与使用方法 | |
| CN105688948B (zh) | 一种光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111468100B (zh) | 一种原位生长的多酸铌/石墨烯光催化剂的制备方法及其在降解四环素中的应用 | |
| CN111229313B (zh) | 一种花球状BiOCl/TCPP复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN108404948B (zh) | 一种(BiO)2CO3-BiO2-x复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114377696B (zh) | 生物膜基BiOClxBr(1-x)/Au/MnO2复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN114950494B (zh) | 一种催化降解四环素的光催化材料及其制备方法 | |
| CN111085174A (zh) | 一种Sn3O4-BiOCl异质结光催化复合多孔吸附材料及其制法 | |
| Li et al. | Construction of g-C3N4-based photo-enzyme-coupled catalytic system and application in the efficient degradation of acridine | |
| CN112574372B (zh) | 席夫碱网络聚合物光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108554427A (zh) | 一种In2O3/BiOI半导体复合光催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN114011450A (zh) | 一种g-C3N4负载PDI的有机光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN113952981A (zh) | 自组装苝二酰亚胺的钒酸铋有机-无机复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN113634261B (zh) | 一种废水净化材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |