[发明专利]双空腔磁性Fe3

说明书

一种双空腔磁性Fe₃O₄@mSiO₂@BiOCl‑Ag/AgBr复合材料，该材料具有摇铃状双空腔结构，包括mSiO₂@BiOCl‑Ag/AgBr介孔复合微球外层空腔，以及Fe₃O₄磁性中空微球内层空腔。本发明还提供了该复合材料的制备方法，包括：1）stober法在Fe₃O₄微球表面生长SiO₂层；2）通过CTAB胶束模板法合成mSiO₂/CTAB复合层；3）蚀刻二氧化硅中间层；萃取CTAB；4）通过APTES对介孔二氧化硅层进行表面胺基功能化；5）溶剂热反应得到双空腔磁性Fe₃O₄@mSiO₂@BiOCl‑Ag/AgBr复合材料。本发明可以实现对难降解有机污染物先富集再催化降解的有效处理。

技术领域

本发明涉及复合光催化剂技术领域，具体涉及一种双空腔磁性Fe₃O₄@mSiO₂@BiOCl-Ag/AgBr复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，各国经济整体实力有了较大提升，人类生活水平得到良好改善。然而，随着经济发展的同时，伴随而来的是严重的环境污染问题，因此需要人们给以重视。在众多治理手段中，鉴于光催化技术相对较低的操作成本且没有二次污染，是一种处理污染物的有效手段。传统光催化剂多在紫外光照射下表现出优越的光催化活性，但绝大多数光催化剂对可见光不敏感。然而能激发绝大多数光催化剂的紫外光只占据了太阳光能的4 %~6 %，而可见光却占到了太阳光能的43 %左右，这就极大地限制了传统光催化剂在实际应用中的推广使用。因此，良好的可见光响应型光催化剂的设计及合成无疑是目前材料化学领域广泛研究的热点课题，但一种理想的光催化剂还应具有一定的环保性，尽量避免在使用过程中释放出有毒物质而对环境造成二次污染。

为了对传统光催化剂性能进行改进，使其更好地利用太阳光能，本发明涉及一种双空腔磁性Fe₃O₄@mSiO₂@BiOCl-Ag/AgBr复合光催化剂的设计及合成，其优点在于该光催化剂具有优越可见光催化性能的同时，具备超强的目标污染物富集特性。当光催化剂被投放到含有污染物的废水中时，可以实现先快速富集污染物分子，再进行有效光催化处理。同时，优越的磁响应性赋予光催化剂以简单的磁分离特性，有效提高光催化剂的再生性，显著降低操作成本，并最终实现对水体系中难降解有机污染物及有毒重金属Cr(VI)的可见光降解及催化还原处理。

发明内容

本发明目的在于制备一种双空腔磁性Fe₃O₄@mSiO₂@BiOCl-Ag/AgBr复合光催化剂。由于双空腔结构的存在，可以对照射光进行多次反射及贮存，从而延长照射光作用时间，有效提高太阳光能利用率。双空腔结构与有序介孔孔道相结合，可在反应体系中产生明显的浓度梯度效应，赋予光催化剂以超强的目标污染物富集特性。同时，表面BiOCl-Ag/AgBr复合光催化剂所特有的异质结效应及表面等离子体共振效应使其表现出较传统光催化剂更强的可见光催化性能，从而可以实现对难降解有机污染物先富集再催化降解的有效处理。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双空腔磁性Fe₃O₄@mSiO₂@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法，其步骤如下：