[发明专利]一种单分散的α-Fe2

说明书

一种单分散的α‑Fe₂O₃@TiO₂椭球的制备方法，涉及一种功能微球制备方法，本发明方法包括以下几个步骤：一、采用水热合成法，将分别配好的三氯化铁水溶液和磷酸二氢铵水溶液混合均匀，反应得到α‑Fe₂O₃纺锤形粒子；二、用聚乙烯吡咯烷酮修饰α‑Fe₂O₃粒子表面，并在同一反应体系中，利用动力学控制催化剂氨水的瞬时加入量的方法来合成单分散的α‑Fe₂O₃@TiO₂核壳椭球粒子；三、高温煅烧处理。本发明获得的α‑Fe₂O₃@TiO₂椭球粒子，其单分散性较好，产物中二氧化钛副产物较少，操作方法简便且可重复。

技术领域

本发明涉及一种功能微球制备方法，特别是涉及一种单分散的α-Fe₂O₃@TiO₂椭球的制备方法。

背景技术

锐钛矿相纳米二氧化钛作为一种常见的半导体光催化剂，其具有光催化活性优良、热稳定性好和成本低等优点，被认为是最适合工业化生产的催化剂。但是二氧化钛具有宽禁带的缺点，其光催化只在紫外光下响应，不能有效的利用太阳能。

另外，在众多被研究的光催化剂中，α-Fe₂O₃作为一种窄禁带的n型半导体，通常用作可见光驱动的光催化剂。然而，在单组分α-Fe₂O₃材料中，光生电子和空穴易复合，从而阻碍了其在光催化中的应用。

为了提高光催化活性，宽带隙半导体二氧化钛与α-Fe₂O₃耦合形成复合光催化剂。这种复合型光催化剂可具有良好的抗光腐蚀性能，在光催化应用中，能加快电荷载流子的分离速度，从而达到提高催化剂活性的目的。

α-Fe₂O₃@TiO₂核壳椭球的制备，主要研究的是二氧化钛壳在核心表面的有效包覆。目前，二氧化钛核壳结构微球的研究已有报道。例如，Caruso团队提出层层自组装法制备二氧化钛壳层结构，即利用沉积在粒子表面相反电荷的静电相互作用使涂层生长和逐层自组装。Lou研究小组基于界面诱导聚集的策略研究了一种高温热解法合成二氧化钛壳。另外，还有通过溶胶-凝胶法合成二氧化钛核壳结构的相关报道，其中反应体系中使用封端剂、低温或混合溶剂的方式以降低钛前驱体的反应性，特别是殷亚东课题组开发了一种两步溶胶-凝胶法，羟丙基纤维素为助剂，二氧化钛分子通过Ti-O-Si共价键连接在SiO₂表面沉积形成TiO₂壳层。但是，在以往的研究反应体系中，大多都出现了二氧化钛不同程度黏连的情况，且体系中还会出现游离的TiO₂，这些都会致使催化剂的光催化活性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单分散的α-Fe₂O₃@TiO₂椭球的制备方法，本发明采用聚乙烯吡咯烷酮为稳定分散剂，利用动力学控制催化剂氨水的瞬时加入量的方法来合成单分散的α-Fe₂O₃@TiO₂核壳椭球，使二氧化钛在α-Fe₂O₃粒子表面优先成核生长，构建具有均匀二氧化钛壳的多功能核壳结构粒子。这种合成方法操作简单，且可重复。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种单分散的α-Fe₂O₃@TiO₂椭球的制备方法，所述单分散的α-Fe₂O₃@TiO₂椭球的制备方法是按以下步骤完成的：