分子印迹光催化剂的制备及荧光传感器的构建

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshizd0214
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染料污染为当前全球性亟待解决的环境污染问题之一,处理难度高是染料废水治理研究的重点和难点,因而新型高效催化降解环境中的染料分子催化剂的制备具有重要的应用前景。本论文以绿色氧化锌量子点-铁酸铜(ZnO QDs-CuFe2O4)纳米粒子为光催化基质,利用印迹技术在纳米微粒表面进行表面印迹聚合制得两种亚甲基蓝(MB)分子印迹光催化材料(MB-MIPs和MB2-MIPs),ZnO QDs协同CuFe2O4共同特异性识别并光催化降解染料分子,进而利用MB-MIPs构建荧光传感器,用于实时检测水溶液中MB含量。主要工作如下:(1)首先制得表面氨基修饰的ZnO QDs和双键修饰的纳米CuFe2O4,通过纳米粒子表面化学键迈克尔(Michael)加成作用作用制得ZnO/CuFe2O4(ZCF)复合材料,最后利用印迹技术在纳米微粒表面进行表面印迹聚合,制得MB-MIPs。MB-MIPs对MB的吸附主要符合二级动力学模型和Langmuir吸附模型。在120 min内,0.2 g MB-MIPs降解溶液中86.6%的MB,分别是ZnO、ZCF和N-MIPs相同时间内降解率的1.725、1.156和1.334倍。在亚甲基蓝/中性红(MB/NR)混合体系中,MB-MIPs降解MB和NR的速率常数分别为0.0265 min-1和0.0050 min-1,计算得到选择性降解因子为1.6716,造成降解速率差异的主要原因是印迹聚合物中的印迹孔穴对MB具有选择性吸附作用,从而达到对MB优先识别并达到去除效果。重复实验显示,在重复5个循环降解试验后,MB-MIPs对目标污染物的光催化降解能力仍在保持79.8%,说明该催化剂的再现性和稳定性良好。(2)制备氨基修饰的ZnO QDs,以微晶纤维素(MCC)为载体,在MCC表面原位生成粒径更小的纳米CuFe2O4,同样在其表面修饰氨基,最后利用印迹技术在纳米微粒表面进行表面印迹聚合制得MB2-MIPs。实验表明,MB2-MIPs对MB的吸附过程同样主要符合二级动力学模型和Langmuir吸附模型。从光催化效果来看,在相同降解条件下,120 min内,MB2-MIPs对水溶液中MB的降解达95.8%,比MB-MIPs更有效地减少了废水降解时间,提高CuFe2O4或ZnO对废水处理的效率。在催化剂的选择性降解实验中,在干扰分子中性红(NR)与亚甲基蓝分子同时存在的情况下,MB2-MIPs的选择性降解因子是2.5551,且MB2-MIPs在多次使用后仍保持较高的催化降解活性。(3)以MB分子为检测目标,以MB-MIPs为荧光传感器,其中,以MB-MIPs中的ZnO QDs为荧光材料,通过材料吸附前后检测荧光强度变化建立线性猝灭方程,计算其在水溶液中选择性识别并检测MB含量,并探索其在复杂环境中的稳定性。同时结合铁氧体和ZnO的光降解作用,达到实时监控溶液中MB浓度的作用。
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