一種制備能降解多種染料的蜜勒胺的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光催化材料及其制備方法，具體是一種蜜勒胺及其制備方法，屬于光催化材料及其制備和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]蜜勒胺是一種有著悠久歷史的有機(jī)合成材料，早在1834年就被Liebig所研究，由于蜜勒胺的不溶性，分子結(jié)構(gòu)中總包含的庚嗪環(huán)一直未被人們所認(rèn)知，直到1937年P(guān)auling和Sturdivant通過假設(shè)獲得其分子式。2003年Schnick和他的同事詳細(xì)報(bào)道了蜜勒胺的晶體結(jié)構(gòu)和光譜，并證明蜜勒胺是三聚氰胺熱縮合制備g_C3N4過程中的一種重要的中間產(chǎn)物，其形成的溫度范圍為400°C ~450°C，因?yàn)榘被河H核性，使得蜜勒胺能與親電性的物質(zhì)反應(yīng)生成多種具有新功能的蜜勒胺衍生物。
[0003]近年來的科學(xué)研究表明，納米材料能夠顯示出一些優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，對(duì)蜜勒胺納米結(jié)構(gòu)的研究已有一些成果報(bào)道，福州大學(xué)王新晨課題組采用直接燒結(jié)氨腈的方法，在400°C ~450°C燒結(jié)溫度范圍內(nèi)得到蜜勒胺產(chǎn)物(參閱Nat.Mater 2009;8:76-80)。另外，將三聚氰胺置于干燥的杜蘭玻璃管中，管中充滿氬氣密封在一根傾斜的管式爐中，設(shè)置管式爐以lk/min的升溫速率升溫至450°C，保溫時(shí)長(zhǎng)為5h，然后以2k/min的降溫速率使其冷卻至室溫，亦可以獲得蜜勒胺(參閱Chem Eur J2012;18:3248-57)。
[0004]現(xiàn)有蜜勒胺的制備方法，其反應(yīng)操作過程較繁雜，且周期較長(zhǎng)；而使用三聚氰胺燒結(jié)一步法制備出蜜勒胺納米線束還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用直接燒結(jié)一步法制備出蜜勒胺的方法，該方法所獲得的蜜勒胺為六方晶系結(jié)構(gòu)，其微觀形態(tài)為納米線束，所獲得的蜜勒胺能夠用于催化降解羅丹明B、甲基橙等多種染料；本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，易于操作。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種制備能降解多種染料的蜜勒胺的方法，采用如下步驟:稱取三聚氰胺裝入剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐，抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為40~60sccm，燒結(jié)溫度為400~500°C，升溫和降溫速率均為8~15°C /min,保溫時(shí)長(zhǎng)1.5-10小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集，得蜜勒胺。
[0007]優(yōu)選的，所述三聚氰胺為化學(xué)純。
[0008]優(yōu)選的，所述氬氣流速為50sccm。
[0009]優(yōu)選的，所述保溫時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí)。
[0010]優(yōu)選的，所述升降溫速率為10°C /min。
[0011]本發(fā)明制備方法得到的蜜勒胺應(yīng)用于在汞燈光照下催化降解染料。
[0012]所述蜜勒胺在汞燈光照下催化降解染料的具體應(yīng)用方法如下:取20mg蜜勒胺，加入裝有40ml濃度為20ppm染料的試管中，黑暗中攪拌處理20~80min以達(dá)吸附/脫附平衡后在室溫下用400~1000w的萊燈進(jìn)行照射。
[0013]所述蜜勒胺可在汞燈光照下催化降解的染料，例如羅丹明B、甲基橙、剛果紅、亞甲基藍(lán)、甲基藍(lán)、孔雀石綠中的一種。
[0014]本發(fā)明制備得到的蜜勒胺經(jīng)X射線衍射圖分析表明其為六方晶系，掃描電子顯微鏡圖微觀上表明其為蜜勒胺納米線束。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:
(1)本發(fā)明使用化學(xué)純的三聚氰胺、采用燒結(jié)一步法制備出蜜勒胺，所獲得的蜜勒胺為六方晶系，蜜勒胺微觀結(jié)構(gòu)為納米線束，首次獲得了此種形貌的蜜勒胺；
(2)采用本發(fā)明方法制備得到的蜜勒胺能用于催化降解多種染料，如羅丹明B、甲基橙、剛果紅，亞甲基藍(lán)、甲基藍(lán)、孔雀石綠等；由于本發(fā)明蜜勒胺具有所述的特定微觀結(jié)構(gòu)，在汞燈照射下，價(jià)帶電子發(fā)生帶間躍迀，即從價(jià)帶躍迀到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生導(dǎo)帶電子(e_)和價(jià)帶空穴(h+)，蜜勒胺導(dǎo)帶中的電子將溶解在水溶液中的氧氣分子氧化，進(jìn)一步形成超氧負(fù)離子(02 )，02與蜜勒胺價(jià)帶中產(chǎn)生的空穴(h+)將染料氧化成CO 2和Η 20，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)染料的催化降解；利用該特性，可將本發(fā)明的蜜勒胺用于制備脫色劑、去漬劑、洗滌劑、印染廢水處理劑等；
(3)現(xiàn)有技術(shù)中，以杜蘭玻璃管通過燒結(jié)三聚氰胺制備蜜勒胺的方法，存在周期長(zhǎng)、升溫、降溫速率太慢的不足，本發(fā)明采用剛玉方舟制備，可縮短制備周期，且制備方法簡(jiǎn)單，易于操作、推廣和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物的X射線衍射圖。
[0017]圖2為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖片。
[0018]圖3為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物的對(duì)羅丹明B (20ppm)的光催化降解能力測(cè)試結(jié)果。
[0019]圖4為實(shí)施例1中所得產(chǎn)物的對(duì)甲基橙(20ppm)的光催化降解能力測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，這些實(shí)施例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0021]實(shí)施例1采用以下步驟制備蜜勒胺:稱取2.5g的三聚氰胺裝入剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐中。抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為50sCCm，燒結(jié)溫度為400-450°C，升降溫速度為10°C /min，保溫時(shí)長(zhǎng)2小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集。
[0022]所得產(chǎn)物的X射線衍射圖分析結(jié)果表明其為六方晶系的蜜勒胺，如圖1所示。掃描電子顯微鏡圖微觀上表明本工藝制備出蜜勒胺納米線束，如圖2所示。
[0023]以羅丹明B為例，采用本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物蜜勒胺催化降解染料的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)說明如下:取20mg蜜勒胺，加入裝有40ml濃度為20ppm羅丹明B的試管中，黑暗攪拌處理40min以達(dá)吸附/脫附平衡，取6ml上述懸浮液，經(jīng)高速離心機(jī)離心后取上層3ml液體置入比色皿中，用分光光度計(jì)測(cè)試其在553nm處的吸光度，測(cè)試完后的液體重新倒回原試管中，之后在室溫下用500w的汞燈進(jìn)行照射，每隔15min取一次樣測(cè)試其吸光度。
[0024]光降解率⑶依照下式計(jì)算:D= (C0 - C)/ CX 100%，其中，C。為溶液光照前的吸光度；C為光照射時(shí)間t后溶液的吸光度。
[0025]蜜勒胺對(duì)羅丹明B (20ppm)的光催化降解能力測(cè)試結(jié)果如圖3。采用相同的方法，對(duì)本實(shí)施例得到的蜜勒胺對(duì)甲基橙(20ppm)的光催化降解能力進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖4。
[0026]實(shí)施例2稱取lg的三聚氰胺裝入剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐中。抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為50sCCm，燒結(jié)溫度為500°C，升降溫速度為10°C /min，保溫時(shí)長(zhǎng)2小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集。
[0027]實(shí)施例3稱取3g的三聚氰胺裝入剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐中。抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為40sCCm，燒結(jié)溫度為400-450°C，升降溫速度為10°C /min，保溫時(shí)長(zhǎng)5小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集。
[0028]實(shí)施例4稱取5g的三聚氰胺裝入剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐中。抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為50sCCm，燒結(jié)溫度為400-450°C，升降溫速度為8°C /min，保溫時(shí)長(zhǎng)10小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集。
[0029]實(shí)施例5稱取4g的三聚氰胺裝入剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐中。抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為60SCCm，燒結(jié)溫度為400-450°C，升降溫速度為15°C /min，保溫時(shí)長(zhǎng)1.5小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備能降解多種染料的蜜勒胺的方法，其特征在于:采用如下步驟:稱取三聚氰胺裝入加蓋的剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐，抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為40~60sccm，燒結(jié)溫度為400~500°C，升溫和降溫速率均為8~15°C /min，保溫時(shí)長(zhǎng)1.5-10小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集，得蜜勒胺。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述三聚氰胺為化學(xué)純。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述氬氣流速為50sCCm。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述保溫時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述升降溫速度為10°C/min。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述蜜勒胺應(yīng)用于在汞燈光照下催化降解染料。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述蜜勒胺在汞燈光照下催化降解染料的具體應(yīng)用方法如下:取20mg蜜勒胺，加入裝有40ml濃度為20ppm染料的試管中，黑暗中攪拌處理20~80min以達(dá)吸附/脫附平衡后在室溫下用400~1000w的汞燈進(jìn)行照射。8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于:所述染料為羅丹明B、甲基橙、剛果紅、亞甲基藍(lán)、甲基藍(lán)、孔雀石綠中的一種。9.如權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于:所述蜜勒胺為六方晶系結(jié)構(gòu)。10.如權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于:所述蜜勒胺微觀形態(tài)為納米線束。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備能降解多種染料的蜜勒胺的方法，該方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：先將三聚氰胺裝入剛玉方舟中，加蓋，并將剛玉方舟置于封閉的管式爐中，抽真空、通氬氣回常壓，氬氣流速為40~60sccm，燒結(jié)溫度為400~500℃，升降溫速度均為8~15℃/min，保溫時(shí)長(zhǎng)1.5~10小時(shí)，研磨產(chǎn)物并收集。本發(fā)明采用燒結(jié)一步法制備出蜜勒胺，所需燒結(jié)溫度低，制備周期短，所制得的蜜勒胺能夠在汞燈照射下催化降解羅丹明B、甲基橙、剛果紅、亞甲基藍(lán)、甲基藍(lán)、孔雀石綠等多種染料，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于操作、推廣。
【IPC分類】C07D487/16, C02F1/30, B01J31/02
【公開號(hào)】CN105289721
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510664211
【發(fā)明人】簡(jiǎn)基康, 雷仁博, 曹丙壘
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日