一种可见光驱动蒽醌及其衍生物催化有机污染物降解的方法

本发明涉及光催化降解，特别的涉及一种可见光驱动蒽醌及其衍生物催化有机污染物降解的方法。

背景技术：

1、罗丹明b（rhb）在生物化学和染色工业[chemistryselect2024, 9, e202304515]中经常被用作病毒和疾病的生物标记物。这种高度稳定的化学物质与皮下组织肉瘤的发展有关。它还会刺激眼睛、皮肤和呼吸系统[j. colloid interf. sci.2022, 616, 453-464]。此外，rhb有通过阻碍光吸收[acs appl. nano mater.2021, 4, 5611-5620]来阻止水生植物光合作用过程的潜力。近年来，许多研究人员对多种方法进行了大量的研究，包括电化学法[j. mol. liq.2022, 357, 118958]、臭氧氧化法[chemistryselect2020, 5,8118-8128]、光芬顿法[chemosphere2022, 287, 132080]和芬顿类[opt. mater.2020,105, 109828]，目的是将受污染的水储备转化为可以利用的水源。

2、光催化技术作为一种可持续的、现成的绿色解决方案，用于缓解能源短缺和环境污染[results eng.2022, 16, 100678]。因此，许多研究者致力于研究和开发各种用于降解rhb的光催化剂，如zno[chemistryselect2023, 8, e202300816]、tio2[chemistryselect2023, 8, e202204464]、sno2[j. hazard mater.2022, 429, 128328]和cds[nano res.2022, 15, 3927-3932]及其改性催化材料[chem. eng. j.2022, 430,132843]。近年来，ag-agmoo3、co3o4-bi2o3、bivo4-rgo、ptbi2moo6、zn2sno4n4-bc等三元金属氧化物半导体因其独特的光催化性能，也引起了人们的广泛关注[sep. purif.technol.2022, 301, 121975]。

3、aq及衍生物是工业上使用最广泛的一类多环化合物。近一百年来，基于蒽醌的染料已成为染料技术中使用的主要化合物之一[angew. chem. int. ed. 2014, 53, 6558-6562]。这些化合物已被证明可用作化学和生化过程以及光化学反应的催化剂和抑制剂。蒽醌和其他芳香族和杂芳香族化合物广泛应用于环境（包括大气）光物理和光化学中。因此，蒽醌的光物理和光化学的特征具有相当大的实际意义，可作为光催化剂应用于有机污染物的光催化降解。近年来，aq及其衍生物作为催化剂广泛应用于双氧水的生产，除了热催化双氧水生产，近年来，蒽醌及其衍生物作为光敏剂或光催化剂在光催化领域也初露锋芒。xu等[mol. catal., 2016, 420: 66-72] 研究发现，2-乙基蒽醌同样可以作为光催化剂，应用于连续的光催化h2o2生产。该过程以有机溶剂作为氢供体，避免了高纯度氢气的使用，且h2o2生产中的氢化和自氧化采用一锅法进行，减少了工艺步骤，具有很高的工业参考价值。另外，蒽醌在各种有机氧化还原反应中也表现出优异的光催化性能，例如c-h键的碘化、溴化、氟化以及氧化。除了作为光氧化催化剂外，蒽醌还可以作为光还原催化剂，bardagi课题组报道了1,8-二羟基蒽醌用于芳基卤化物还原活化的研究[eur. j. org. chem., 2018,2018(1): 34-40]，通过蒽醌的还原作用，将芳基卤化物还原成自由基，然后用捕获剂进行官能化。这些进展都说明蒽醌及其衍生物光催化剂具有很好的电子转移能力，是优异的氧化还原反应催化剂。廖声甫等人[新能源进展, 2020, 8(5):339-349]以蒽醌-2-羧酸作为光催化剂，在硝基苯存在和led光源照射下，对木质素的解聚表现出较好的催化效率。

4、综上所述，开发出一种具有环保且高效的有机污染物降解体系已迫在眉睫，本发明提供了一种在常温常压，可见光照射的条件下，用可见光驱动蒽醌及其衍生物催化有机污染物降解的方法。该方法解决了现有催化降解体系存在的催化效率低以及对可见光的利用效率差等问题，大大提高了对催化有机污染物的光降解效率。。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可见光驱动蒽醌及其衍生物催化有机污染物降解的方法，解决现有光催化降解体系中存在的成本高、效率低、时耗长、环境污染严重和反应条件严苛等问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所述可见光驱动蒽醌及其衍生物催化有机污染物降解的方法，具体包括以下步骤：将催化剂蒽醌及其衍生物、溶剂、一定量添加剂、有机污染物加入反应器后，将光源浸入溶液中，在一定条件下，含氧气氛中光照辐射一定时间，即降解目标污染物。

3、进一步，所述反应条件为常温常压。

4、进一步，所述溶剂为水。

5、进一步，所述光源为钨-溴灯（35 w，光强度，535 mw/cm2）。

6、进一步，所述催化剂用量为0~2.5 mg，优选的催化剂用量为1.5~2.5 mg，更优选为2.0 mg；

7、进一步，所述含氧气氛为纯氧和空气中的一种，优选的含氧气氛为空气。

8、进一步，所述光照射时间为5~90 min，优选的光照时间为30 min。

9、进一步，所述添加剂为0.5 mmol/l naoh，0.5 mmol/l hcl，0.5 mmol/l 苯磺酸中的一种，优选为0.5 mmol/l hcl，0.5 mmol/l苯磺酸，更优选为0.5 mmol/l hcl。

10、进一步，所述0.5mmol/l hcl用量为0-1 ml，优选为0.6 ml。

11、进一步，该方法也可应用于甲基橙、亚甲基蓝、四环素。光照射时间为30min。

12、进一步，所述蒽醌及其衍生物为9,10-蒽醌、2-甲基蒽醌、1-硝基蒽醌、2-羟基蒽醌、2-溴蒽醌、1-氨基蒽醌、2-羧基蒽醌、蒽醌-2-磺酸钠中的一种。

13、1）分别使用廉价的，容易获得的可见光和o2/空气作为照明源和绿色氧化剂；

14、2）反应条件温和（常温常压），操作简便，有机污染物的降解效率高；

15、3）对催化不同有机污染物降解具有良好的适应性，适用范围广。

技术特征：

1.一种可见光驱动蒽醌及其衍生物催化有机污染物降解的方法，其特征在于，包括以下步骤：将蒽醌及其衍生物、溶剂、一定量添加剂、有机污染物加入到光源内置式反应器中，在常温常压的空气中光照辐射一定时间，即降解了目标污染物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为水。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源为35 w钨-溴灯。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂用量为0-2.5 mg。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氧气氛为纯氧和空气中的一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光照射时间为5~90 min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂为0.5 mmol/l naoh、0.5mmol/l 盐酸溶液、0.5 mmol/l苯磺酸中的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盐酸溶液用量为0.6 ml。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒽醌及衍生物为9,10-蒽醌、2-甲基蒽醌、1-硝基蒽醌、2-羟基蒽醌、2-溴蒽醌、1-氨基蒽醌、2-羧基蒽醌、蒽醌-2-磺酸钠中的一种。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机污染物为rhb、甲基橙、亚甲基蓝、四环素中的一种。

技术总结本发明涉及有机污染物的光催化降解技术领域，公开了一种可见光驱动蒽醌及其衍生物催化有机污染物降解的简便、高效和绿色方法。在常温常压含氧气氛条件下，该方法在30 min内能高效降解50 mg/L的罗丹明B，以0.5 mmol/L盐酸作添加剂可显著提罗丹明B的降解效率。并且，该方法在降解甲基橙、亚甲基蓝、四环素等有机污染物表现出良好的适用性，有望为有机污染物的光降解提供一种新思路。技术研发人员：蒋达波,张马银,孟文一,牛潘,余凯,杨强斌受保护的技术使用者：重庆文理学院技术研发日：技术公布日：2024/7/18