一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂及其制备方法和应用

本发明属于农药降解领域，具体涉及一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、二氧化钛是一种传统的半导体材料，由于其低毒性、高稳定性、低成本、可回收性和高光催化效率，被认为是最有应用的光催化剂。在紫外光激发下，二氧化钛可形成电子-空穴对，随后电子-空穴对与水或氧气反应产生活性氧，如超氧阴离子(o2-)、羟基自由基(·oh)等。这些自由基能够氧化分解有机污染物生成二氧化碳和水等无毒的产物。此外，光生空穴还可利用其强大的氧化能力直接氧化分解有机污染物。但由于二氧化钛的带隙能较宽(约3.3±0.1ev)，故只能吸收紫外光，即对太阳光的利用率仅2-3％。同样由于二氧化钛光生载流子复合率较高，导致其光催化性能不足。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题提供一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂及其制备方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

4、(1)手性金纳米颗粒的制备：将金纳米粒子与半胱氨酸水溶液混合，制得改性后的手性金纳米粒子；

5、(2)将步骤(1)制得的改性后的手性金纳米粒子加入二氧化钛分散液中，置于紫外光下搅拌并进行光沉积，得到的沉淀洗涤后干燥，制得手性金改性二氧化钛复合催化剂。

6、本发明技术方案中：步骤(1)中半胱氨酸选用d-半胱氨酸或l-半胱氨酸，金纳米粒子的粒径为5～20nm。

7、本发明技术方案中：步骤(1)中半胱氨酸水溶液浓度为10～30mg/ml。

8、本发明技术方案中：步骤(1)中半胱氨酸水溶液与金纳米粒子的体积为10～20μl：1～10ml。

9、本发明技术方案中：步骤(1)中半胱氨酸水溶液与纳米金颗粒混合后在室温下震荡1～3h。

10、本发明技术方案中：步骤(2)中二氧化钛分散液浓度为3～8mg/ml。

11、本发明技术方案中：步骤(2)中50ml二氧化钛分散液中改性后的手性金纳米粒子的添加量为0.01～5ml。

12、本发明技术方案中：步骤(2)中紫外光下光沉积的时间为1～2h。

13、一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂，该催化剂采用上述的方法制得。

14、上述方法制得的手性金改性二氧化钛复合催化剂在降解有机磷农药方面的应用；优选：手性金改性二氧化钛光催化剂在有机磷农药溶液中的添加量为0.1～3mg/ml，有机磷农药选用毒死蜱、甲基毒死蜱、马拉硫磷、丙溴磷或对硫磷；进一步优选：有机磷农药溶液的浓度为0.1～5μg/ml，降解是在可见光下处理时间为0.1～12h。

15、本发明技术方案制得的手性金改性二氧化钛复合催化剂，当适量手性金沉积在二氧化钛表面时，贵金属表面的局域表面等离子体共振(lspr)可吸收可见光，将电子注入邻近的二氧化钛基质中，且有助于电荷分离减少电子-空穴对的复合，可提高二氧化钛可见光下光催化性能。半胱氨酸的存在能够提高纳米复合材料对毒死蜱的吸附，故当半胱氨酸作为表面修饰后，可促进毒死蜱向光催化中心扩散，从而进一步提高手性金修饰后复合光催化剂的光催化降解效果。

16、本发明的有益效果：

17、(1)通过对具有代表性的有机磷农药——毒死蜱的降解实验，结果表明：手性金改性二氧化钛复合催化剂较未改性的二氧化钛具有良好的光催化效果。

18、(2)通过在二氧化钛表面沉积手性金纳米颗粒，可有效提高复合催化剂在可见光下的催化降解效果。

19、(3)手性金改性二氧化钛复合催化剂对毒死蜱、甲基毒死蜱、马拉硫磷等多种有机磷农药均有不同的光催化降解效果。

技术特征：

1.一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中半胱氨酸选用d-半胱氨酸或l-半胱氨酸，金纳米粒子的粒径为5～20nm。

3.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中半胱氨酸水溶液浓度为10～30mg/ml。

4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中半胱氨酸水溶液与金纳米粒子的体积为10～20μl：1～10ml。

5.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中半胱氨酸水溶液与纳米金颗粒混合后在室温下震荡1～3h。

6.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中二氧化钛分散液浓度为3～8mg/ml。

7.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中50ml二氧化钛分散液中改性后的手性金纳米粒子的添加量为0.01～5ml。

8.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中紫外光下光沉积的时间为1～2h。

9.一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂，其特征在于：该催化剂采用权利要求1～9任一项所述的方法制得。

10.权利要求1制得的手性金改性二氧化钛复合催化剂在降解有机磷农药方面的应用；优选：手性金改性二氧化钛光催化剂在有机磷农药溶液中的添加量为0.1～3mg/ml，有机磷农药选用毒死蜱、甲基毒死蜱、马拉硫磷、丙溴磷或对硫磷；进一步优选：有机磷农药溶液的浓度为0.1～5μg/ml，降解是在可见光下处理时间为0.1～12h。

技术总结本发明涉及一种用于有机磷农药降解的手性金改性二氧化钛复合催化剂及其制备方法和应用，属于纳米材料农药降解领域。该方法采用光沉淀法将手性金沉积在二氧化钛表面制得手性金改性二氧化钛复合催化剂，明确D‑cys/Au NPs改性二氧化钛的光催化效果最佳，且1mL为最优添加量。本发明方法可显著提高二氧化钛在可见光下的光催化降解效果；手性金改性二氧化钛复合催化剂在较低添加量下，便可对不同初始浓度的毒死蜱和甲基毒死蜱、马拉硫磷、对硫磷、丙溴磷等不同种类的有机磷农药均有良好的降解效果，本发明在纳米活性包装用于果蔬保鲜方面具有潜在的应用价值。技术研发人员：严文静,崔萌甜,章建浩,王贺受保护的技术使用者：南京农业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23