[发明专利]一种可磁分离光催化纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可磁分离光催化纳米材料及其制备方法，该材料包括磁性核层、顺次包覆的第一光催化壳层和第二光催化壳层，磁性核层为CoFe₂O₄，第一光催化壳层为TiO₂，第二光催化壳层为CeO₂、Bi₂MoO₆、Bi₂WO₆中的至少一种。纳米材料以磁性物质为核层，核层表面包覆有第一光催化壳层和第二光催化壳层，该材料既具有光催化性能，又能通过外加磁场进行分离和回收，便于循环利用，降低了对水的二次污染。通过对核层材料、第一光催化层和第二光催化层的原料的选择，获得核层电阻率高、磁谱特性好且磁响应强度高，易于回收，光催化层的光催化性能好，可有效降污水中的有机污染物的光催化剂。制备方法工艺简单、条件温和，制得的纳米材料兼具高磁响应强度与光催化效率。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体地说，涉及一种可磁分离的光催化纳米材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，环境污染以及水污染的治理越来越受到重视，作为可以直接利用太阳光进行光催化降解污染物的半导体光催化材料，能够将有机污染物降解为无毒的二氧化碳和水，且不造成二次污染，逐渐受到广泛关注。

TiO₂光催化纳米材料是一种性能优良的半导体光催化纳米材料，为了改善其光电特性，获得具有高效光催化性能的光催化剂，研究人员对TiO₂光催化纳米材料进行不断的改进，通过形貌调控、贵金属修饰、过渡金属掺杂、非金属掺杂等方式提高光催化性能。构建表面异质结构是提高半导体光催化性能最有效的方法，它结合了纳米结构表面的第二相纳米材料和基质材料的所有优点，扩展光催化剂的光响应范围，促进光生电荷的分离，从而提高光催化效率。因此，构筑TiO₂光催化纳米材料表面异质结构的研究具有重要意义。

传统含TiO₂的粉末状光催化剂在进行污水处理过程中，存在不易分离和回收的问题，无法回收的光催化剂对环境又不良影响，且产品无法循环利用，处理成本较高。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于传统光催化剂在污水处理过程中不易回收，对环境存在污染且使用成本高，从而提出一种可回收、循环使用的可磁分离的光催化纳米材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明一方面提供一种可磁分离光催化纳米材料，其包括磁性核层、包覆于所述磁性核层表面的第一光催化壳层、包覆于所述第一光催化壳层表面的第二光催化壳层，其中，所述磁性核层为CoFe₂O₄，所述第一光催化壳层为TiO₂，所述第二光催化壳层为CeO₂、Bi₂MoO₆、Bi₂WO₆中的至少一种。

作为优选，所述磁性核层为CoFe₂O₄纳米带，所述第一催化壳层为与所述CoFe₂O₄纳米带同轴的TiO₂纳米带，所述第二催化壳层为与所述CoFe₂O₄纳米带、TiO₂纳米带同轴的光催化纳米带。

作为优选，所述纳米材料的厚度为100-200nm，宽度为2-6μm；所述CoFe₂O₄纳米带与所述TiO₂纳米带的质量比为1:1-5，所述TiO₂纳米带与所述光催化纳米带的质量比为1:1-4。

本发明另一方面提供一种制备所述的可磁分离光催化纳米材料的方法，其包括如下步骤：