[发明专利]一种磁性纳米胶囊结构光催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种磁性纳米胶囊结构光催化剂，其特征在于：该催化剂为磁分离型可见光驱动复合催化剂，表达式为Fe₃O₄SiO₂AgI:Ag。

2.一种磁性纳米胶囊结构光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）首先制备单分散磁性Fe₃O₄纳米粒子载体；

（2）在Fe₃O₄颗粒表面包覆SiO₂壳层；

（3）在多元醇体系中合成Fe₃O₄SiO₂AgI复合粒子，然后采用可见光还原得到Fe₃O₄SiO₂AgI:Ag磁性纳米胶囊结构光催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中利用多元醇法，在二乙二醇体系中制备Fe₃O₄载体。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用St?ber法在Fe₃O₄颗粒表面包覆SiO₂壳层，得到Fe₃O₄SiO₂。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的具体合成步骤：在二乙二醇体系中，表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮存在下，I^-和Ag⁺通过扩散进入SiO₂壳层内部发生反应，然后经可见光原位还原制备出可见光驱动型Fe₃O₄SiO₂AgI:Ag纳米胶囊结构光催化剂。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于具体操作步骤如下：

（1）单分散磁性Fe₃O₄纳米粒子的合成：将乙酰丙酮铁和柠檬酸三钠加入到装有二乙二醇的烧瓶中，配制的乙酰丙酮铁和柠檬酸三钠的浓度范围均为0.06-0.08 mol/L的溶液，在氮气气氛保护下采用油浴加热，磁力搅拌转速为600-700 rpm，将温度分别缓慢升至50 ℃，80 ℃, 120 ℃, 150 ℃时在各温度点保持5 min，随后升温至180 ℃反应30 min，最后在230 ℃下反应30-60 min，冷却至室温后，用乙醇经磁分离洗涤；

（2）Fe₃O₄SiO₂的制备：取磁性Fe₃O₄纳米粒子的水分散液，加入乙醇溶剂，室温搅拌下加入浓氨水，充分搅拌10 min后，用注射器缓慢加入正硅酸四乙酯并反应30 min，即得Fe₃O₄SiO₂；Fe₃O₄与正硅酸四乙酯的摩尔比为28-32:1，产物用乙醇和去离子水洗涤；

（3）磁性Fe₃O₄SiO₂AgI:Ag纳米胶囊催化剂的制备：在二乙二醇体系中进行AgI的负载，Fe₃O₄SiO₂与AgI的摩尔比为3:1.8-2.4；

将Fe₃O₄SiO₂分散在二乙二醇中，在60℃下恒温10 min，依次加入聚乙烯吡咯烷酮与KI，使聚乙烯吡咯烷酮浓度为0.030-0.045 mol/L，KI浓度为0.06-0.07 mol/L，搅拌10 min使其混合均匀后，滴加AgNO₃ 的二乙二醇溶液使I^-与Ag⁺的摩尔比为1.2:1，并反应30 min，待系统冷却至室温后，产物用去离子水洗涤并分离，得到的Fe₃O₄SiO₂AgI纳米粒子分散在10 mL去离子水中，以配有紫外滤光片的300 W氙灯作为可见光光源，照射20 min后得到胶囊结构的纳米可见光驱动型催化剂Fe₃O₄SiO₂AgI:Ag。