[發明專利]一種高效磁性近紅外光復合催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710176495.7
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN108620100B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;B01J35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種高效磁性近紅外光復合催化劑(Fe₃O₄@SiO₂/β?NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@TiO₂)及其制備方法。首先采用溶劑熱法制備納米Fe₃O₄，然后利用改性的St?ber法將Fe₃O₄包裹二氧化硅層形成Fe₃O₄@SiO₂，并以Fe₃O₄@SiO₂為內核進一步水熱法制備具有核殼結構的磁性高效近紅外光復合催化劑Fe₃O₄@SiO₂/β?NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@TiO₂。該材料具有自熒光背景低、發射峰窄、化學性質穩定等特點，有望在近紅外光光催化、光動力學治療、環境治理、生物醫學等領域得到廣闊的應用。此外，賦予上轉換材料磁性，可以實現磁性分離和循環使用、降低處理成本、提高經濟效益。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種具有核殼結構的高效磁性近紅外光復合催化劑及其制備方法，該復合材料在環境和能源等領域具有廣闊的應用前景。

背景技術

納米材料相比于常規材料，具有表面與界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特性，導致納米材料顯示出奇特的物理和化學性能。通過物理或化學方法使兩種具有不同性能的納米材料復合制備具有新性能的納米復合材料成為當今的一個研究熱點，因納米復合材料取各材料之長或互相補短甚至是產生協同效應，使納米復合材料的綜合性能優于原組成納米材料而滿足不同的需求，在很多領域具有廣闊的應用前景。

納米稀土摻雜材料由于其較低的生物毒性、較窄的發射帶寬、較長的熒光壽命、以及較高的物理穩定性，已經逐漸成為了高效熒光材料的代名詞。相比于傳統的有機熒光染料，它們的穩定性更高，制備過程更簡單；而相比于目前較為流行的量子點熒光材料，納米稀土摻雜材料的毒性更小，且發光性狀穩定，沒有所謂的“閃爍”現象。上轉換發光材料作為一種能夠把低能光子轉換為高能光子的材料，可通過一定的結合方式與SiC、ZnS、TiO2等半導體復合，利用上轉換發光材料的特性，吸收近紅外的光，然后轉換發出短波長的紫外線光和可見光，提高對太陽光能的綜合利用率。更重要的是，當采用合適的稀土離子對其進行摻雜改性并負載磁性四氧化三鐵，能夠得到具有上轉換效應和可循環利用的發光材料。這些磁性近紅外光復合催化劑材料將在近紅外光光催化、光動力學治療、環境治理、生物醫學等領域拓展其應用。

發明內容

本發明的目的是：提供一種高效磁性近紅外光復合催化劑及其制備方法，制得的磁性近紅外光復合催化劑可提高太陽光能利用率、可磁性分離循環使用，并將其應用于環境治理領域。

本發明采取的技術方案為：

一種高效磁性近紅外光復合催化劑，其特征在于：該材料利用Fe₃O₄@SiO₂球形磁性納米顆粒為核，采用水熱法制備具有核殼結構的高效磁性近紅外光復合催化劑Fe₃O₄@SiO₂/β-NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@TiO₂。將上轉換材料β-NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺、光催化材料Degussa P25和磁性材料Fe₃O₄有機結合起來，并賦予磁性，具有提高太陽光能利用率和增益磁分離循環使用的功能特性。