[發(fā)明專利]一種二氧化鈦磁載光催化劑Fe/TiO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710280505.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106984315B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬永青;劉暢;陳正;孫筱雨;阮奕然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/745
• 分類號(hào): B01J23/745;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發(fā)明公開(kāi)了一種二氧化鈦磁載光催化劑FeTiO₂的制備方法，F(xiàn)e/TiO₂光催化劑可由Fe₃O₄/TiO₂在H₂/N₂混合氣體中還原制成。Fe₃O₄和在Fe₃O₄外包覆的TiO₂均可以用液相法制備；然后將包覆TiO₂的鐵氧體納米粒子在H₂/N₂混合氣體中還原，通過(guò)控制還原溫度、還原時(shí)間或氣體流量等，調(diào)控TiO₂中O空位與Ti³⁺的濃度、TiO₂與磁性粒子之間的界面狀態(tài)、銳鈦礦與金紅石相TiO₂之間的比例，提高光催化性能。同時(shí)，還原反應(yīng)還將鐵氧體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袕?qiáng)磁性的金屬或合金，有利于磁分離。因此通過(guò)一步還原的方法，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)光催化性能和磁分離能力的提高，有利于光催化劑的再回收利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化鈦光磁載催化劑領(lǐng)域，具體是一種二氧化鈦磁載光催化劑FeTiO₂的制備方法。

背景技術(shù)

TiO₂在水污染治理領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。實(shí)際應(yīng)用中重要問(wèn)題之一在于TiO₂在降解污染物后的回收問(wèn)題。如果不能回收，則仍然殘留在水中，從而形成二次污染。為了解決這一問(wèn)題，通常的辦法是用玻璃纖維、聚合物等固定TiO₂，但這種方法往往會(huì)降低催化性能。另外一種有效的方法是將TiO₂負(fù)載到磁性粒子上，在光催化降解有機(jī)污染物后，可以用外磁場(chǎng)對(duì)催化劑進(jìn)行回收。

目前最常用的負(fù)載TiO₂的磁性粒子是鐵氧體納米粒子，包括Fe₃O₄、CoFe₂O₄、NiFe₂O₄和γ-Fe₂O₃等。但這種情況存在一些不足，一是這些鐵氧體材料具有亞鐵磁性，磁化強(qiáng)度不是很大，特別是用TiO₂包覆后，由于TiO₂的稀釋作用，導(dǎo)致磁化強(qiáng)度更低，因此廢水處理后難以徹底回收，造成二次污染。另一方面，直接將TiO₂包覆到鐵氧體納米粒子上，光照情況下，TiO₂中產(chǎn)生的電子空穴對(duì)會(huì)轉(zhuǎn)移到鐵氧體中，而不是到達(dá)二氧化鈦的表面，不利于催化效率的提高。最后，銳鈦礦二氧化鈦的帶隙寬度為3.2 eV，因此只能利用到波長(zhǎng)為387nm附近的近紫外區(qū)域的太陽(yáng)光，因此拓寬對(duì)太陽(yáng)光的光譜響應(yīng)范圍也是一個(gè)問(wèn)題。

有些金屬或合金具有強(qiáng)磁性，比如Fe、Co、Ni-Fe、Co-Fe等，但如果直接在金屬或合金納米粒子外包覆TiO₂，TiO₂和金屬或合金粒子間結(jié)合力弱，不易形成包覆。因此以往也有一種做法，就是先將金屬或合金粒子進(jìn)行表面氧化，形成金屬/金屬氧化物，然后再包覆TiO₂。將金屬氧化的方法是在馬弗爐中進(jìn)行，氧化后金屬粒子會(huì)聚集到一起，形成很大的粒子，存在表面積小的問(wèn)題，再包覆TiO₂不利于光催化。為解決這一問(wèn)題，通常是在金屬粒子氧化之前用MgO或其它非磁性物質(zhì)將金屬粒子包覆。那么氧化后需要將非磁性物質(zhì)用酸或堿洗掉，一是非環(huán)境友好，另外，也不能徹底洗掉非磁性物質(zhì)，而非磁性物質(zhì)MgO的存在會(huì)降低催化性能。

發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明的目的是提供一種二氧化鈦磁載光催化劑FeTiO₂的制備方法，以得到催化性能優(yōu)秀，磁性強(qiáng)的 Fe/TiO₂光催化劑。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種二氧化鈦磁載光催化劑FeTiO₂的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：