基于内分泌干扰物识别的疏水分子筛负载型可见光催化剂的研制与催化性能研究

In order to increase the selective degradation efficieny for low-concentration highly toxic organic pollutants in complated wastewater system, a method of selective adsorbents combined with photocatalyst is proposed. The surface of the mesoporous molecular sieves is modified by fluorinated alkyl organic silicone with similar carbon chain length to alkyl phenolic endocrine disruptors.Then Mn(Fe)-N(S) -codoped visible light responsive TiO2 photocatalysts are supported on the hydrophobically modified molecular sieves to prepare on-site selective adsorption-visible light degradation available photocatalyst. The physicochemical properties of the catalysts are charecterized to investigate the relation between the structure of the materials and their photocatalytic performance, furthermore, to clarify the synergistic photocatalytic mechanism among the various components in the catalysts. These results will provide systematic theory and approach to the development of efficient and visible light responsive photocatalysts for toxic wastewater deep treatment.

针对大量低毒性物质与微量高毒性有机污染物共存的复杂废水体系，提出基于微量高毒有机污染物识别的靶向吸附剂与光催化氧化结合的高效联合污染控制方法，以提高对有毒难降解有机污染物的选择性降解效率。采用与烷基酚类内分泌干扰物相近碳链长度的末端为氟代烷基的有机硅氧烷对介孔分子筛孔道内外表面进行疏水改性，制备出可识别烷基酚类内分泌干扰物的具有高度选择性及光热稳定性的功能吸附剂。再将Mn或Fe和N或S共掺杂的可见光响应纳米TiO2光催化剂负载到疏水改性的介孔分子筛上，制备出原位选择吸附-降解再生的新型高效稳定的可见光催化剂。催化剂经过疏水和掺杂双重改性后，同时增强其在紫外和可见光下的催化活性，提高太阳光的利用率。利用各种分子分光法研究复合光催化剂的结构-性能关系，重点阐明多元掺杂TiO2与疏水改性分子筛的协同光催化机理，为开发基于靶向污染物选择性分解的可见光催化污（废）水深度处理技术提供基础与理论支撑。

水环境中的内分泌干扰物（EDCs）问题已引起世界范围内的关注，其具有亲脂性、不易降解和环境中浓度较低等特点，可通过生物富集和食物链的放大作用在体内蓄积，对生态平衡及人类健康可能造成巨大影响。在实际水环境中，针对大量高浓度低毒性物质和低浓度高毒性有机污染物共存的复杂体系，运用常规的处理方法会将较高浓度的物质优先处理而阻碍高毒性低浓度内分泌干扰物的去除。因此，通过对微量高毒有机污染物识别的靶向吸附与光催化氧化结合的高效联合污染控制方法，采用末端为氟代烷基的有机硅烷3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷对介孔分子筛孔道内外进行疏水性改性，使其在复杂成分污(废)水中对低浓度烷基酚、邻苯二甲酸酯类内分泌干扰物具有选择性优先吸附性能并具有高度光热稳定性；在此基础上将TiO2或通过与窄带系半导体复合的可见光响应纳米Bi2O3-TiO2光催化剂负载到疏水改性的介孔分子筛上，考察负载后催化剂对内分泌干扰物的选择性吸附富集-光催化降解性能。结果表明，改性剂中-CF3的引入能显著提高介孔分子筛的疏水性和其对同为疏水性污染物EDCs的吸附性能，并且在水溶性强的其他有机物如苯酚与壬基酚或邻苯二甲酸二丁酯等EDCs共存的体系中，3,3,3-三氟丙基改性的TFP-MCM-41对疏水性的EDCs具有强选择吸附性，且选择性吸附系数随共组分苯酚浓度的增大而增大；通过扩孔剂对MCM-41及SBA-15介孔分子筛孔径的调节，表明大孔径有利于有机官能团的负载以及污染物在孔道内的扩散吸附。再将水热法制备的Bi2O3-TiO2可见光响应催化剂负载到疏水改性的介孔分子筛上，制备出原位选择吸附-降解再生的高效稳定的可见光催化剂。催化剂经过疏水和可见光复合双重改性后，同时增强其在紫外和可见光下的催化活性，提高太阳光的利用率。通过各种分析手段研究了复合光催化剂的结构-性能关系，阐明了复合催化剂对难降解有机污染物的高效光催化降解是可见光复合光催化剂与疏水改性分子筛协同作用的结果。以上结果为开发基于靶向污染物选择性分解的可见光催化污(废)水深度处理技术提供了基础与理论支撑。