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一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器及其制備方法與流程

文檔序號:12733783閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器,其特征在于,所述的納米反應(yīng)器由粉煤灰(FAC)、Fe3O4、SiO2層、TiO2層、POPD以及可三維專一識別甲磺酸達(dá)諾沙星的表面印跡層復(fù)合而成;所述SiO2包覆在FAC的外表面;所述Fe3O4被包裹在SiO2層內(nèi)部;所述TiO2包覆在SiO2@Fe3O4/FAC的外表面;所述表面印跡層包覆在TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC的外表面;所述POPD嵌入在表面印跡層當(dāng)中;表面印跡層由POPD、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和去除鹽酸恩諾沙星后留下的印跡孔穴組成;將0.1g所述POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器用于100mL 20mg/L的甲磺酸達(dá)諾沙星溶液的可見光光催化降解,在1h內(nèi)降解率達(dá)到了81.6%。

2.一種權(quán)利要求1所述的三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,按照下述步驟進(jìn)行:

步驟1:改性粉煤灰的制備:

用分樣篩篩選出粉煤灰(FAC);再將篩選出的粉煤灰加入到鹽酸中,進(jìn)行機械攪拌A后收集并洗滌產(chǎn)物,干燥后即得到酸活化的粉煤灰;將酸活化的粉煤灰和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中,氮氣氛圍下機械攪拌B,反應(yīng)結(jié)束后收集并洗滌產(chǎn)物,干燥后即得到氨基化的粉煤灰,記為NH2-FAC;之后再將NH2-FAC加入到含有丁二酸酐的N,N-二甲基甲酰胺中,進(jìn)行機械攪拌C,反應(yīng)結(jié)束后收集并洗滌產(chǎn)物,干燥后即得到改性粉煤灰(Modified FAC);

步驟2:Fe3O4的制備:

將FeCl3·6H2O和乙酸鈉加入到乙二醇中,磁力攪拌至完全溶解,得到溶液,將溶液裝入反應(yīng)釜中進(jìn)行恒溫?zé)岱磻?yīng),反應(yīng)結(jié)束后,取出反應(yīng)釜并冷卻至室溫,收集并洗滌產(chǎn)物后,真空干燥即得到Fe3O4

步驟3:SiO2@Fe3O4/FAC的制備:

首先將無水乙醇和正硅酸乙酯放入三口燒瓶中,進(jìn)行封閉攪拌A,得到混合液A;向混合液A中逐滴加入含有無水乙醇、去離子水和氨水的氨水乙溶液,隨著氨水乙溶液的滴入溶液漸漸變?yōu)槿榘咨?;進(jìn)行封閉攪拌B,攪拌后加入Fe3O4,得到混合液B,進(jìn)行封閉攪拌C,封閉攪拌C后再加入改性粉煤灰,得到混合液C,進(jìn)行封閉攪拌D后收集并洗滌產(chǎn)物,真空干燥后即得到SiO2@Fe3O4/FAC;

步驟4:TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC的制備:

將鈦酸四正丁酯和無水乙醇放入三口燒瓶中,得到混合液D,封閉攪拌;再向其中逐滴加入含有無水乙醇、蒸餾水和鹽酸的鹽酸乙溶液,得到混合液E,封閉攪拌至溶膠形成;向溶膠中加入SiO2@Fe3O4/FAC,封閉攪拌,形成凝膠后陳化,真空干燥后再用管式爐煅燒,固體產(chǎn)物記為TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC;

步驟5:POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備:

首先將TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC和聚乙二醇4000加入到蒸餾水中,超聲后,待用,記為改性的TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC;

再將鹽酸恩諾沙星和鄰苯二胺溶解到甲苯中,再加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯,雙(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂鈦,得到混合液F,再向混合液F中加入改性的TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC,放入光催化反應(yīng)器中,打開磁力攪拌,氮氣氛圍下用可見光照射,反應(yīng)結(jié)束后,用磁鐵分離固體產(chǎn)物,將固體產(chǎn)物加入到蒸餾水中,得到混合液G,再將混合液G置于光催化反應(yīng)器中,打開磁力攪拌,空氣氛圍下,再用可見光照射,收集反應(yīng)產(chǎn)物并洗滌后真空干燥,即得到POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,步驟1中,所述用分樣篩篩選出FAC的尺寸為76~125μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,步驟1中,所述酸活化的粉煤灰的制備過程中,粉煤灰在鹽酸中的濃度為0.05g/mL;鹽酸的濃度為1mol/L;機械攪拌A的溫度為80℃,時間3h;所述NH2-FAC的制備過程中,酸活化的FAC、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲苯的用量比為3g:3mL:100mL;在氮氣氛圍下機械攪拌B的溫度為80℃,時間為12h;所述改性粉煤灰的制備過程中,NH2-FAC、丁二酸酐和N,N-二甲基甲酰胺的用量為1.2g、0.003mol和30mL;機械攪拌C的溫度為25℃,時間為24h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,步驟2中,F(xiàn)eCl3·6H2O、乙酸鈉和乙二醇的用量比為1.35g:3.6g:50mL;所述磁力攪拌的溫度為25℃;所述反應(yīng)釜反應(yīng)溫度為200℃,反應(yīng)時間為8h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,步驟3中,制備混合液A時,所述無水乙醇和正硅酸乙酯的體積比為9:2;所述氨水乙溶液中無水乙醇、去離子水和氨水的體積比為36:3:10,所述的氨水的濃度為14.78mol/L;氨水乙溶液中的無水乙醇與混合液A中的無水乙醇的體積比為1:1;制備混合液B時,所使用的Fe3O4與所使用的混合液A中的無水乙醇的用量比為0.5g:36mL;制備混合液C時,所使用的改性粉煤灰與所使用的混合液A中的無水乙醇的用量比為1g:36mL;所述封閉攪拌的溫度均為40℃;所述封閉攪拌A的時間為15min;所述氨水乙溶液的滴加時間為10~15min;所述封閉攪拌B的時間為10min;所述封閉攪拌C的時間為30min;所述封閉攪拌D的時間為6h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,步驟4中,制備混合液D時,所使用的無水乙醇和鈦酸四正丁酯的體積比為3.6:1;制備混合液E時,所使用的SiO2@Fe3O4/FAC與混合液D中的無水乙醇的用量比為1g:36mL;所述鹽酸乙溶液中無水乙醇、去離子水和鹽酸的體積比為36:3:0.2,鹽酸乙溶液中的無水乙醇與混合液D中的無水乙醇的體積比為1:1;所述的鹽酸的濃度為1mol/L;所述封閉攪拌的溫度均為40℃;制備混合液D時的封閉攪拌時間為15min;所述鹽酸乙溶液的滴加時間為10~15min;所述形成凝膠后陳化時間為2h;所述管式爐中的煅燒溫度為500℃,煅燒時間為4h,升溫速率為5℃/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,步驟5中,在改性的TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC制備過程中,TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC、聚乙二醇4000和蒸餾水的用量比為0.5g:2.5g:15mL;所述超聲時間為0.5h;制備混合液F時,所使用的鹽酸恩諾沙星、鄰苯二胺、甲苯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和雙(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂鈦的用量比為0.05g:1~10mmol:15mL:0.7mL:0.005g;所述的改性的TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC中的蒸餾水與混合液F中的甲苯的體積比為1:1;混合液G中的蒸餾水與改性的TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC中的蒸餾水的體積比為40:3;所述的磁力攪拌的轉(zhuǎn)速均為600rpm/min,氮氣氛圍下用可見光照射反應(yīng)溫度為30℃,氮氣氛圍下用可見光照射反應(yīng)時間為5~30min;空氣氛圍下用可見光照射的反應(yīng)溫度為30℃,空氣氛圍用可見光照射的反應(yīng)時間為2h。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維專一識別的POPD/TiO2/SiO2@Fe3O4/FAC印跡納米反應(yīng)器的制備方法,其特征在于,步驟1~5中,干燥的溫度均為50℃,烘干時間均為12h;步驟1~5中,真空干燥的溫度均為30℃,烘干時間均為12h。

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