[发明专利]一种纳米铁酸镍/钛酸锌改性微孔氧化硅、制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种纳米铁酸镍/钛酸锌改性微孔氧化硅，所述纳米铁酸镍/钛酸锌改性微孔氧化硅的比表面积在700‑800msupgt;2/supgt;/g，粒径分布范围为300‑700nm，平均孔径为1.2‑1.3nm，以球形微孔SiOsubgt;2/subgt;为内核，在其表面依次原位生长纳米ZnTiOsubgt;3/subgt;、纳米NiFesubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;；其制备方法为：S1：溶胶‑凝胶法合成球形微孔SiOsubgt;2/subgt;；S2：沉积ZnTiOsubgt;3/subgt;前驱体；S3：沉积NiFesubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;前驱体：将可溶性铁盐、可溶性镍盐加入去离子水中，搅拌溶解后，再加入乙酸钠、ZnTiOsubgt;3/subgt;前体改性微孔SiOsubgt;2/subgt;，搅拌分散后，于130‑200℃水热反应10‑18h后，过滤、洗涤后，得到NiFesubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;/ZnTiOsubgt;3/subgt;前体改性微孔SiOsubgt;2/subgt;；S4：煅烧。本发明利用纳米铁酸镍与纳米钛酸锌复合成P‑N型异质结，有效提高光催化效率及催化稳定性，扩大光谱吸收范围。

技术领域

本发明属于纳米功能材料领域，具体涉及一种纳米铁酸镍/钛酸锌改性微孔氧化硅、制备方法及其应用。

背景技术

纳米SiO₂是具有高利用价值的新时代无机材料之一，它的颗粒粒径小，比表面积较大并且在磁性、催化性、光学性能、电学性能等方面与一般材料相比表现出特异性能，因而得到了人们的广泛关注。目前，纳米SiO2的制备方法包括物理方法和化学方法，物理方法又主要包括超细粉碎机械和燃烧法，化学方法主要包括化学气相沉积法、化学沉淀法、微乳液法和溶胶-凝胶法。纳米SiO₂可应用的领域有很多，具体应用于催化领域、涂料领域、彩色喷墨打印领域、光领域、载药领域、农业生产领域。其中，在催化领域，SiO₂可以作为优良的催化剂载体，尤其是微孔纳米SiO₂，因其孔径较小，孔壁较厚，用它作为催化剂的载体能使催化剂的骨架结构不易坍塌，提高催化剂的机械强度，同时用SiO₂作为介孔支架保护壳封装活性金属颗粒，能使活性金属颗粒的活性位点的可达性更高，这种包封策略对限制颗粒生长起着显著地效果，大大提高了催化性能。

近年来，在利用太阳光进行污染降解和修复环境方面，氧化硅微球和半导体材料复合的光催化剂具有良好的应用前景。目前，利用氧化硅与氧化钛及钛酸盐复合的材料研究最为广泛，如申请号为CN201611243082.8的专利，公开纳米二氧化钛-二氧化硅复合光催化剂及其制备方法，申请号为CN201810888339.8的专利，公开一种以多孔二氧化硅纤维为载体的近红外响应性光催化剂的制备方法及光催化剂，申请号为CN201810612084.2的专利，公开二氧化硅/二氧化钛复合气凝胶颗粒、光催化剂形成用组合物和光催化剂，申请号为CN201811484282.1的专利，公开二氧化钛/二氧化硅光催化剂及其制备方法，但是由于ZnTiO₃禁带宽度为3.65eV，TiO₂禁带宽度为3.2eV，仅在紫外光辐射下才具有催化活性，而太阳光中紫外线的含量仅5％，无法利用太阳光中的可见光，限制了其进一步的应用。此外，光催化材料在应用于水污染处理及土壤有机物降解时，难以回收利用，造成资源浪费，且光催化材料的过量积累也会造成环境的破坏及生态系统的改变。因此，如何制备出易分离、可见光催化活性高的复合光催化材料是亟待解决的技术问题，对于推广光催化降解及环境修复具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种纳米铁酸镍/钛酸锌改性微孔氧化硅、制备方法及其应用。

本发明的技术方案概述如下：