專利名稱：TiO<sub>2</sub>/SiO<sub>2</sub>/NiFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>磁性復(fù)合光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Ti02/Si02/NiFe204磁性復(fù)合光催化劑的制備，屬于磁性光催化劑材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光催化是一種很有潛力的水處理技術(shù)，它與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，比如處理能力強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、無二次污染等等。但是懸浮體系中催化劑的回收問題限制了它的應(yīng)用，很多人嘗試將光催化劑固定在一種載體如玻璃珠、玻璃纖維、沸石等上制備固定型復(fù)合光催化劑，或者光催化劑薄膜，但是這種方法降低了催化劑的比表面積和傳質(zhì)速率，使光催化劑的活性顯著降低。近年來，有人將光催化劑與磁性材料結(jié)合，利用外加磁場(chǎng)進(jìn)行分離，取得了很好的效果。磁性光催化劑不僅有很大的比表面積，而且傳質(zhì)速率高，在外加磁場(chǎng)作用下很容易分離，很好地解決了固定型二氧化鈦的弊端。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是制備一種光催化性能好、易于回收的磁性二氧化鈦復(fù)合光催化劑。本發(fā)明一種Ti02/Si02/NiFe204復(fù)合磁性光催化劑的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟
a. Nii^e2O4 的制備
首先制備鎳鐵氧體(NiFe2O4),將硝酸鎳和氯化高鐵按1 :2摩爾比共溶于適量蒸餾水中；然后加入濃度為lmol/L的水合胼，其中蒸餾水與水合胼的體積比為20 1 ；硝酸鎳與水合胼的質(zhì)量體積比為1 :2. 3，即每1克質(zhì)量的硝酸鎳配置2. 3毫升的水合胼；攪拌均勻后， 加入適量氫氧化鈉溶液，將上述混合液的PH值調(diào)節(jié)至10 11 ；然后轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，于 180°C慍溫反應(yīng)他；反應(yīng)結(jié)束后取出高壓反應(yīng)釜，用蒸餾水洗滌至中性，然后抽濾、干燥、研磨，得到磁性Nii^e2O4粉末。b. Si02/NiFe204 的制備
稱取適量的上述制備所得的磁性NWe2O4粉末，加入到適量的無水乙醇中，超聲分散， 再加入體積比為5 1的蒸餾水與濃氨水的氨水溶液中，攪拌均勻；然后向上述混在液中逐滴加入正硅酸乙酯和無水乙醇的混合液；正硅酸乙酯和無水乙醇兩者的體積比為1 :40 ；所用的鎳鐵氧體粉末與正硅酸乙酯的質(zhì)量體積比為1 :0. 9 ；即每1克鎳鐵氧體配置0. 9毫升的正硅酸乙酯；不斷攪拌并反應(yīng)池；在過濾、烘干、研磨，得到Si02/Nii^204粉末； c. Ti02/Si02/NiFe204磁性復(fù)合光催化劑的制備
稱取適量上述制備而得的Si02/NiFe204粉末，加入于適量無水乙醇中，再加入一定量的鈦酸四丁酯；所述的Si02/NiFe204粉末與所述的鈦酸四丁酯兩者用量的質(zhì)量體積比為1 (0. 09 0. 1)；即每1毫克Si02/NiFe204粉末配置0. 09 0. 1毫升的鈦酸四丁酯；將混合液進(jìn)行超聲分散，使其均勻；然后再加入其PH值為3的無水乙醇與蒸餾水的溶合溶液，不斷攪拌，使其反應(yīng)，并使混合液從溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z；然后陳化Mh ；并于80°C下干燥12h ；取出后研磨，再放入500°C馬弗爐中煅燒2. 5h ；最終制得Ti02/Si02/NiFe204粉末，即為磁性復(fù)合光催化劑。本發(fā)明方法的特點(diǎn)如下
(1)本發(fā)明制備的Ti02/Si02/NiFe204磁性光催化劑為Ti02、SiO2和Nii^e2O4的復(fù)合物， 其中三者的含量為分別TiO2 95%, SiO2 1%，NiFe2O4 4%。(2)本發(fā)明制備的Ti02/Si02/NiFe204磁性光催化劑的矯頑力為160. 72G，飽和磁化強(qiáng)度為 1. 4411emu/g，剩磁為 0. 37011emu/g。(3)將本發(fā)明制備的Ti02/Si02/Ni!^e204磁性光催化劑0. 16g加入到80ml IOmg/ L的甲基橙溶液中，超聲30min，暗處攪拌30min，使其達(dá)到吸附-解吸平衡，然后在黑光燈 (8W, λ =365nm，共四盞燈)下光催化降解300min，甲基橙的去除率達(dá)到85. 3%。(4)本發(fā)明制備的Ti02/Si02/NiFe204磁性光催化劑在外加磁場(chǎng)下回收率可以達(dá)到 90%以上。(5)本發(fā)明中所用磁性載體為Mi^e2O4，其性質(zhì)穩(wěn)定，高溫煅燒不影響其磁性性能。(6)本發(fā)明制備的樣品中Mi^e2O4含量少，不僅降低了成本，也降低了磁性物質(zhì)對(duì) TiO2光催化性能的不利影響。
圖1是Ti02/Si02/NiF%04磁性復(fù)合光催化劑的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。 實(shí)施例本實(shí)施例中的具體步驟如下
(1)、制備 NiFe2O4 準(zhǔn)確稱取 3. 243g FeCl3 ·6Η20 禾口 1. 745g Ni (NO3)2 ·6Η20，溶于 80ml 蒸餾水中，加入細(xì)1 lmol/L的水合胼溶液，攪拌均勻。然后用5mol/L的氫氧化鈉溶液將混合液的PH值調(diào)節(jié)至10左右，形成懸濁液。將懸濁液轉(zhuǎn)移到150ml高壓反應(yīng)釜中，擰緊蓋子， 置于180°C的鼓風(fēng)干燥箱中水熱反應(yīng)他。反應(yīng)結(jié)束后，取出高壓反應(yīng)釜，迅速冷卻，然后將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到500ml燒杯中，用蒸餾水洗滌至中性，抽濾，然后將產(chǎn)物在80°C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥池，研磨，即得到了磁性Nii^e2O4粉末。(2)、制備Si02/NiFe204 準(zhǔn)確稱取0. 56g鎳鐵氧體粉末加入20ml無水乙醇中，超聲分散，再加入20ml蒸餾水和細(xì)1濃氨水，攪拌混合均勻，然后向上述混合液中逐滴加入 0. 5ml正硅酸乙酯和20ml無水乙醇的混合液，攪拌反應(yīng)池，然后過濾，80°C烘干，研磨，即得到 Si02/NiFe204 粉末。(3)、制備Ti02/Si02/NiFe204 準(zhǔn)確稱取0. 032g 二氧化硅/鎳鐵氧體粉末加入20ml 無水乙醇中，再加入3ml鈦酸四丁酯，超聲分散均勻，記為A液；向IOml無水乙醇中加入 0. 48ml蒸餾水，并將其pH值調(diào)節(jié)為3，記為B液；在攪拌的同時(shí)將B液逐滴加入到A液中， 繼續(xù)攪拌反應(yīng)至混合液從溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，陳化24h，轉(zhuǎn)入80°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h，取出，將干燥后的產(chǎn)物研磨，再放入500°C馬弗爐中煅燒2. 5h，最終制得Ti02/Si02/NiFe204粉末，也即磁性復(fù)合光催化劑。儀器檢測(cè)
對(duì)本實(shí)施例制得的Ti02/Si02/Nii^204磁性復(fù)合光催化劑進(jìn)行XRD儀器分析，結(jié)果示示于圖1中。圖1是Ti02/Si02/NiF%04磁性復(fù)合光催化劑的XRD圖譜，從圖中可以明顯觀察到銳鈦礦相二氧化鈦的標(biāo)準(zhǔn)峰，鎳鐵氧體的峰不明顯，因?yàn)槠浜康停耆话病?br>
權(quán)利要求
1. 1、一種Ti02/Si02/NiFe204復(fù)合磁性光催化劑的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟a.Nii^e2O4 的制備首先制備鎳鐵氧體(NiFe2O4),將硝酸鎳和氯化高鐵按1 :2摩爾比共溶于適量蒸餾水中；然后加入濃度為lmol/L的水合胼，其中蒸餾水與水合胼的體積比為20 1 ；硝酸鎳與水合胼的質(zhì)量體積比為1 :2. 3，即每1克質(zhì)量的硝酸鎳配置2. 3毫升的水合胼；攪拌均勻后，加入適量氫氧化鈉溶液，將上述混合液的PH值調(diào)節(jié)至10 11 ；然后轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，于180°C慍溫反應(yīng)他；反應(yīng)結(jié)束后取出高壓反應(yīng)釜，用蒸餾水洗滌至中性，然后抽濾、干燥、研磨，得到磁性Nii^e2O4粉末；b.Si02/NiFe204 的制備稱取適量的上述制備所得的磁性Mi^e2O4粉末，加入到適量的無水乙醇中，超聲分散，再加入體積比為5 1的蒸餾水與濃氨水的氨水溶液中，攪拌均勻；然后向上述混在液中逐滴加入正硅酸乙酯和無水乙醇的混合液；正硅酸乙酯和無水乙醇兩者的體積比為1 :40 ； 所用的鎳鐵氧體粉末與正硅酸乙酯的質(zhì)量體積比為1 :0. 9 ；即每1克鎳鐵氧體配置0. 9毫升的正硅酸乙酯；不斷攪拌并反應(yīng)池；在過濾、烘干、研磨，得到Si02/Nii^204粉末；c.Ti02/Si02/NiFe204磁性復(fù)合光催化劑的制備稱取適量上述制備而得的Si02/NiFe204粉末，加入于適量無水乙醇中，再加入一定量的鈦酸四丁酯；所述的Si02/NiFe204粉末與所述的鈦酸四丁酯兩者用量的質(zhì)量體積比為 1 (0. 09 0. 1)；即每1毫克Si02/NiFe204粉末配置0. 09 0. 1毫升的鈦酸四丁酯；將混合液進(jìn)行超聲分散，使其均勻；然后再加入其PH值為3的無水乙醇與蒸餾水的溶合溶液，不斷攪拌，使其反應(yīng)，并使混合液從溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z；然后陳化Mh ；并于80°C下干燥12h ；取出后研磨，再放入500°C馬弗爐中煅燒2. 5h ；最終制得Ti02/Si02/NiFe204粉末，即為磁性復(fù)合光催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TiO2/SiO2/NiFe2O4磁性復(fù)合光催化劑的制備方法。本發(fā)明的要點(diǎn)是先用水熱法制備磁性鎳鐵氧體顆粒，然后通過水解沉淀法在鎳鐵氧體顆粒外面包覆一層二氧化硅，再以SiO2/NiFe2O4為磁性核，以鈦酸四丁酯為前軀體，通過溶膠—凝膠法將TiO2沉積在SiO2/NiFe2O4表面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該材料顆粒小，TiO2與NiFe2O4之間被二氧化硅地隔離，使二氧化鈦光催化性能不受鎳鐵氧體影響，并且可通過外加磁場(chǎng)有效地回收。此外，本方法中用的磁性物質(zhì)為鎳鐵氧體，其性質(zhì)穩(wěn)定，高溫煅燒不影響它的磁性。
文檔編號(hào)B01J23/755GK102430410SQ20111045563
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者嚴(yán)麗君, 程躍, 葛潭潭, 閆瀟娟 申請(qǐng)人:上海大學(xué)