[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明公开了一种TiO₂@SiO₂@Fe₃O₄光催化磁流体的制备方法，通过探讨水热反应温度、水热反应时间、初始液pH采用水热法成功制备了一种结构完整的壳@壳@核结构的TiO₂@SiO₂@Fe₃O₄光催化磁流体。TiO₂可以很牢固的负载在SiO₂@Fe₃O₄磁载体上。水热反应温度为180℃、水热反应时间为4h、初始液pH为11时所制备的TiO₂@SiO₂@Fe₃O₄光催化磁流体具有良好的光催化活性，降解苯酚遵循一级反应动力学方程，反应速率常数K＝0.01689。在循环使用5次后，反应速率常数仅下降0.00203。制备的TiO₂@SiO₂@Fe₃O₄光催化磁流体有良好磁性回收性能，在反应体系中有较高的分散性与光催化活性。

技术领域

本发明属于化学技术领域，涉及一种TiO₂@SiO₂@Fe₃O₄光催化磁流体的制备方法，具体地说，涉及一种低温水热法制备TiO₂@SiO₂@Fe₃O₄光催化磁流体。

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负载在软磁性纳米材料的表面，组装成壳核结构的磁载纳米光催化剂，既保持了悬浮态光催化剂高效率的特点，又可在外加磁场的作用下，达到有效回收和循环使用的目的。

目前壳核结构的磁载Ti0₂光催化剂的制备主要有两种形式。一是在磁核(铁氧化物)的表面直接负载Ti0₂。由于磁核与Ti0₂直接接触，在催化反应中，会产生诱导光溶解，导致磁核的溶解和光催化活性的下降。为了克服上述缺点，有学者在磁核的表面先负载SiO₂等光化学惰性隔离层，制成壳@壳@核结构的TiO₂@ SiO₂@铁氧体光催化剂以防止磁核与TiO₂直接接触及磁核物质在TiO₂中的扩散，从而减少对TiO₂光催化活性的影响。

目前文献大多采用热处理的方法使TiO₂晶化，得到具有催化活性的磁载TiO₂光催化剂。然而，热处理还存在着许多缺点。首先，热处理可导致磁核的氧化，降低饱和磁化率，使回收性能下降；其次，热处理会使TiO₂比表面积降低和表面羟基遗失，从而降低光催化活性；第三，热处理时，较薄的惰性隔离层并不能完全阻止磁核物质向TiO₂的扩散，从而降低了TiO₂的光催化活性；而惰性隔离层过厚，将屏蔽铁氧体的磁性，降低回收性能。

现已有的粉末态磁载光催化剂，均发现其分散较差，严重影响了光催化活性。如何在保持TiO₂磁载光催化剂良好磁性回收性能的前提下提高催化剂在反应体系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