磁性TiO2納米復合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、TiO2是一種高效、無毒、無二次污染的光催化材料。目前，其研究重點主要集中在TiO2光催化材料的改性和負載兩個方面。本論文在傳統(tǒng)TiO2光催化材料研究基礎上，以Fe3O4為磁性核心，以SiO2為中間層，外層包覆TiO2，制備出三層包覆結構的磁性TiO2/SiO2/Fe3O4復合材料，通過SiO2及TiO2的半導體復合及Fe3O4磁性核心的構筑，既實現了TiO2在可見光范圍的響應，提高其在可見光下的催化活性，又可以實現催化劑在外加磁場作用

2、下的回收和再利用。所制備的磁性TiO2/SiO2/Fe3O4復合材料采用多種表征手段對其結構及物理化學性能進行分析，重點考察了不同制備方法和制備工藝對復合材料形貌、晶體結構等結果的影響。同時，以苯酚配水在模擬太陽光下的降解反應為模型反應，研究了磁性TiO2/SiO2/Fe3O4復合材料的光催化性能并優(yōu)化了反應工藝條件。
　　 首先，用沉淀法和溶劑熱法制備Fe3O4磁性納米微球，并通過對反應溫度、反應壓力、晶化時間等不同制備條件的

3、優(yōu)化，制備出晶型完整、尺寸均一的磁性納米核心，平均粒徑尺寸約為50nm。其次，通過st（o）ber法在Fe3O4磁性納米核心表面制備了SiO2中間層。通過XRD、SEM和FT-IR表征手段表征了Fe3O4不同超聲時間和靜置時間對SiO2/Fe3O4晶型、形貌和結構的影響。結果表明，SiO2/Fe3O4中的SiO2中間層均以不定型的SiO2存在，其厚度約為10-20nm，Fe3O4與SiO2之間具有一定的橋聯(lián)結構。
　　 最后，分

4、別采用酯類沉淀法、醇解法和溶膠凝膠法三種不同制備方法完成磁性TiO2/SiO2/Fe3O4納米復合材料中TiO2的包覆。通過SEM和TEM表征結果說明所制備的復合材料均可以將粒徑尺寸控制在100-150nm范圍內;XRD特征譜圖表明，酯類沉淀法制備的磁性TiO2/SiO2/Fe3O4納米復合材料中TiO2光催化材料具有很高的銳鈦礦相到金紅石相的相轉變溫度，相轉變溫度可以提高到800℃以上;而醇解法制備的復合材料中TiO2在較低焙燒溫度下

5、下便以銳鈦礦相存在，而銳鈦礦向金紅石的相轉變溫度也可以提高到700℃以上。TiO2/SiO2/Fe3O4磁性納米復合材料具有較好的超順磁性，其飽和磁化強度達到0.0150emu/g以上，可以實現在外加磁場下的磁性回收。樣品通過Uv-vis表征表明了復合材料具有較好的可見光光響應性能，可以有效的將光響應范圍拓展至700-750nm，禁帶寬度降低至1.45eV，這有利于提高對可見光的利用效率。
　　 以苯酚為模型污染物，評價磁性Ti

6、O2/SiO2/Fe3O4納米復合材料光催化性能。通過對不同TiO2/SiO2/Fe3O4納米復合材料制備工藝和催化反應工藝的研究，考察了不同制備方法、焙燒溫度、TiO2含量、Fe3O4含量等不同制備工藝條件及反應pH值、反應時間、催化劑投加量及催化劑使用次數等催化反應工藝條件對苯酚降解效率的影響，通過對制備工藝和反應工藝條件的優(yōu)化，所制備的TiO2/SiO2/Fe3O4納米復合材料在模擬太陽光下，苯酚初始濃度為10mg/L條件下，反應