[发明专利]一种低温水热法制备TiO2/PANI/MnFe2O4光催化磁流体的方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种低温水热法制备TiO₂/PANI/MnFe₂O₄光催化磁流体的方法。

背景技术

由于优异的光催化性质，TiO₂光催化降解污染物引起了国内外广泛学者的关注。粉末态光催化剂存在着分离困难等因素，不能重复利用的特点，有学者将TiO₂负载在块体材料(玻璃、陶瓷、金属等)以及粉体材料(玻璃微珠、活性炭、膨润土等)上加以回收利用，但均引起光催化活性的降低以及回收困难的问题。

将TiO₂包覆在软磁性纳米材料表面将使其既有粉末态高催化活性的优点，又能利用磁场进行回收利用。目前磁载TiO₂光催化剂的制备主要有两种形式：第一种是在磁核的表面直接负载TiO₂；第二种是在磁核先负载惰性隔离层再负载TiO₂制成壳/壳/核结构的光催化剂。上述磁载TiO₂光催化剂目前大多采用热处理的方法，然而热处理存在诸多缺点：(1)导致磁核的氧化，降低饱和磁化率，使回收性能下降；(2)降低比表面积和表面羟基遗失，从而降低催化活性；(3)第二种方法大多采用SiO₂和Al₂O₃等无机物物质作为惰性隔离层，形成磁屏蔽，降低了磁回收性能。

由于TiO₂光催化剂存在着催化剂分离困难、难以回收利用、无法连续运行等缺点。目前，很多学者将目光集中在了制备既具有悬浮态高催化效率的特点，又兼有回收性能的TiO₂光催化剂的研究上。催化剂在体系中的分散程度是决定催化效率的重要因素。如何在保持TiO₂磁载催化剂良好磁回收性能的前提下提高催化剂在反应体系中的分散性进而提高其光催化效率将是一个需要迫切解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温水热法制备光催化磁流体的方法，解决了现有技术中存在的粉末态磁载光催化剂分散性能差以及制备过程繁琐的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种低温水热法制备TiO₂/PANI/MnFe₂O₄光催化磁流体的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、通过化学共沉淀法来制备纳米MnFe₂O₄纳米粒子，

步骤2、通过原位合成法制备PANI/MnFe₂O₄纳米复合物，

步骤3、通过水热法制备TiO₂/PANI/MnFe₂O₄光催化磁流体。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：将MnSO₄·H₂O和FeCl₃·6H₂O混合，进行水浴加热反应；边搅拌边缓慢加入NaOH溶液，调溶液pH值为10-12，升温至80-100℃恒温搅拌1.5h-2.5h后，冷却至室温，将沉淀物进行磁分离，用蒸馏水反复洗涤；然后将沉淀物置于真空烘箱中55-65℃干燥后，研磨并过300目筛，即得到MnFe₂O₄纳米粒子。

MnSO₄·H₂O和FeCl₃·6H₂O的体积比为1:1，其中的Mn²⁺和Fe³⁺物质的量比为1:1-1:5。

NaOH溶液的浓度为3mol/L。

1.步骤2通过原位合成法制备PANI/MnFe₂O₄纳米复合物具体按照以下方式实施：

步骤2.1、制备ANI溶液，将苯胺单体加入到含有100mL 1mol/L的HCl溶液中，磁力搅拌15min，制备得到ANI溶液；