可磁分離光催化劑納米球的制備及性能研究.pdf

1、納米尺寸的二氧化鈦由于其高催化性能，無污染，節(jié)能和穩(wěn)定性，在半導(dǎo)體材料中具有很大的優(yōu)勢。在水中，它能有效的降解幾乎所有的有機(jī)污染物。然而，由于粉狀納米二氧化鈦在廢水中易聚集和難以分離回收，故而經(jīng)常限制了它的廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)展具有高催化性能且容易從水中回收的復(fù)合光催化劑就成為當(dāng)前光催化研究中的關(guān)鍵課題。
　　 納米磁性粒子由于具有巨大的比表面積和良好的分離回收的特性，將其作為光催化劑的載體，可以利用其優(yōu)點(diǎn)來解決水中納米二氧化鈦微

2、粒難以分離回收的難題，使制備的復(fù)合TiO2光催化劑既有粉狀納米TiO2優(yōu)良的光催化活性，同時通過外加磁場很容易實(shí)現(xiàn)催化劑的回收而具有負(fù)載型TiO2光催化劑的特點(diǎn)。本文采用納米磁性粒子和光催化劑納米粒子復(fù)合的思路，通過不同方法制備出了在紫外光下具有催化活性的可磁分離的復(fù)合光催化劑。同時，結(jié)合XRD、TEM、EDS和FT-IR等實(shí)驗(yàn)手段研究了復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)與催化性能之間的關(guān)系。
　　 1.通過液相催化相轉(zhuǎn)化的方法制備出了分散性好

3、、磁性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)和晶相穩(wěn)定、且具有超順磁性的NiFe2O4納米磁性粒子。TEM和XRD分析結(jié)果表明，制備的NiFe2O4納米粒子為尖晶石結(jié)構(gòu)，粒徑不超過20nm。
　　 2.在制備的NiFe2O4納米磁性粒子的基礎(chǔ)上，通過反膠束的方法制備磁性納米球SiO2/NiFe2O4(SN)。XRD及TEM的分析結(jié)果表明:NiFe2O4納米粒子被SiO2包裹形成了磁性納米球SN，并且隨著NiFe2O4納米粒子用量的增加（即TEOS用量的減

4、少），納米球SN的分散性和球形度越來越差?？紤]到NiFe2O4納米粒子的用量越大，納米球SN的磁性越強(qiáng)，因此在制備納米球SN時選擇NiFe2O4納米粒子的用量為SiO2質(zhì)量的15％。
　　 3.采用酸催化溶膠-凝膠法制備了可磁分離的SiO2/NiFe2O4/TiO2(TSN)光催化劑納米球。XRD及TEM等分析結(jié)果表明，TiO2納米粒子包覆在納米球SN的表面形成光催化劑納米球TSN。光催化實(shí)驗(yàn)表明，二氧化硅中間層的引入極大的提高

5、了光催化劑納米球的光催化性能。
　　 4.采用靜電自組裝法制備了可磁分離的SiO2/NiFe2O4/TiO2(TSN-E)光催化劑納米球。Zeta電位表明載體和二氧化鈦具有組裝的可能。XRD，TEM和FT-IR的分析結(jié)果表明:TiO2納米粒子組裝在磁性納米球SN的表面形成光催化劑納米球TSN-E。光催化劑納米球不僅具有很強(qiáng)的光催化活性，而且具有超順磁性，為樣品的分離回收和重復(fù)使用提供了可能。
　　 5.采用靜電自組裝法，

6、以十六烷甲基溴化銨(CTAB)為自組裝介質(zhì)制備出了一種可磁分離的光催化劑納米球SiO2/NiFe2O4/TiO2(TSN-E-C)。Zeta電位表明載體和二氧化鈦通過陽離子表面活性劑CTAB具有組裝的可能。FT-IR，XRD和TEM的分析結(jié)果表明:TiO2納米粒子組裝在磁性納米球SN的表面形成光催化劑納米球TSN-E-C。光催化劑納米球中，SiO2作為中間過渡層，有效的阻止了光致電子和空穴轉(zhuǎn)移到NiFe2O4納米粒子中復(fù)合，從而提高了T