可见光照射下温敏锌酞菁共聚物光催化氧化对氯苯酚-中国科学.PDF

中国科学 B 辑 :化学 2009 年 第 39 卷 第 12 期 : 1638 ~ 1646 SCIENCE IN CHINA PRESS 可见光照射下温敏锌酞菁共聚物光催化氧化 对氯苯酚 * 陈文兴, 吕汪洋, 申晓媛, 姚玉元 浙江理工大学材料与纺织学院, 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室, 杭州 310018 * 通讯作者, E-mail: chenwxg@ 收稿日期: 2009-05-05; 接受日期: 2009-05-30 摘要 将含有不饱和双键的四马来酰胺基锌酞菁(ZnMPc)与N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)共聚, 制 关键词 备得到一种新型温敏锌酞菁共聚物光催化剂: P(NIPA-co-ZnMPc), 采用差示扫描量热法测得其低 锌酞菁 临界溶解温度(LCST)为33.5 ℃. 在可见光照射下利用氧气作为氧化剂, P(NIPA-co-ZnMPc)能有效 温敏 地催化氧化对氯苯酚(4-CP), 与小分子ZnMPc 相比, P(NIPA-co-ZnMPc)具有更高的光催化活性. 共聚物 可见光 两者在水溶液中的紫外-可见光谱图显示, 共聚后大分子链的阻隔作用能有效地抑制酞菁分子的 光催化 二聚, 从而大大提高了其催化活性. 温度对其光催化活性的实验结果显示, P(NIPA-co-ZnMPc)在 氯酚 其LCST 附近具有最高的催化效率, 说明催化剂的聚集态结构对其光催化活性产生直接影响, 通 过测定其在不同温度下的流体力学半径, 可推测在其LCST 附近发生了分子间的疏水聚集, 会对 4-CP 起富集作用, 从而加快了光催化反应速率. 该光催化剂可通过均相催化异相分离实现循环 利用, 实验表明该催化剂具有较高的稳定性. 1 引言 无害的物质, 且具有广普性[6~9]. 因此, 为了提高酚 类化合物的降解速率和降解程度, 开发高效的光催 酚类化合物作为普遍使用的化工原料, 是一类 广泛存在的有机污染物, 由于其毒性大,难生物降解, 化剂, 特别是可见光响应的光催化剂, 具有十分重要 具有致癌、致畸、致突变的三致效应, 且可通过食物 的意义. 链在生物体内富集, 已被各国环保部门列入优先控 金属酞菁类化合物由于具有较窄的禁带宽度(带 制污染物行列[ 1] . 目前处理酚类废水的方法有生物 隙能Eg约为 2.0 eV), 对 600~800 nm可见光有强的吸 法、物理吸附法和化学氧化法等[2~4] , 生物法处理周 收, 加上它良好的热稳定性和化学稳定性, 使其在可 期长、处理效率低, 且酚类化合物的毒性会降低微生 见光催化领域展示了极大的应用空间. 然而由于金 物的活性[5] . 物理吸附法处理速度快, 但仅是将污染 属酞菁溶解性较差, 难溶于常用有机溶剂, 尤其难溶 物进行了简单的转移, 无法将污染物彻底去除, 而且 于水, 这极大地限制了其在光催化领域的应用. 解决 还存在吸附饱和问题. 化学氧化法处理效率高但能 这一问题主要有两种途径: 在金属酞菁