[發明專利]一種可磁分離光催化納米材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011267444.3
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112337471A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 畢菲;王立艷;蓋廣清;劉哲;趙麗;肖姍姍;董相廷
• 申請（專利權）人: 吉林建筑大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/888;B01J23/887;B01J37/34;B01J37/10;B01J37/08;C02F1/30
• 代理公司: 深圳市欣亞知識產權代理事務所(普通合伙) 44621
• 代理人: 葛勤;程光慧

本發明公開了一種可磁分離光催化納米材料及其制備方法，該材料包括磁性核層、順次包覆的第一光催化殼層和第二光催化殼層，磁性核層為CoFe₂O₄，第一光催化殼層為TiO₂，第二光催化殼層為CeO₂、Bi₂MoO₆、Bi₂WO₆中的至少一種。納米材料以磁性物質為核層，核層表面包覆有第一光催化殼層和第二光催化殼層，該材料既具有光催化性能，又能通過外加磁場進行分離和回收，便于循環利用，降低了對水的二次污染。通過對核層材料、第一光催化層和第二光催化層的原料的選擇，獲得核層電阻率高、磁譜特性好且磁響應強度高，易于回收，光催化層的光催化性能好，可有效降污水中的有機污染物的光催化劑。制備方法工藝簡單、條件溫和，制得的納米材料兼具高磁響應強度與光催化效率。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，具體地說，涉及一種可磁分離的光催化納米材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，環境污染以及水污染的治理越來越受到重視，作為可以直接利用太陽光進行光催化降解污染物的半導體光催化材料，能夠將有機污染物降解為無毒的二氧化碳和水，且不造成二次污染，逐漸受到廣泛關注。

TiO₂光催化納米材料是一種性能優良的半導體光催化納米材料，為了改善其光電特性，獲得具有高效光催化性能的光催化劑，研究人員對TiO₂光催化納米材料進行不斷的改進，通過形貌調控、貴金屬修飾、過渡金屬摻雜、非金屬摻雜等方式提高光催化性能。構建表面異質結構是提高半導體光催化性能最有效的方法，它結合了納米結構表面的第二相納米材料和基質材料的所有優點，擴展光催化劑的光響應范圍，促進光生電荷的分離，從而提高光催化效率。因此，構筑TiO₂光催化納米材料表面異質結構的研究具有重要意義。

傳統含TiO₂的粉末狀光催化劑在進行污水處理過程中，存在不易分離和回收的問題，無法回收的光催化劑對環境又不良影響，且產品無法循環利用，處理成本較高。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于傳統光催化劑在污水處理過程中不易回收，對環境存在污染且使用成本高，從而提出一種可回收、循環使用的可磁分離的光催化納米材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

本發明一方面提供一種可磁分離光催化納米材料，其包括磁性核層、包覆于所述磁性核層表面的第一光催化殼層、包覆于所述第一光催化殼層表面的第二光催化殼層，其中，所述磁性核層為CoFe₂O₄，所述第一光催化殼層為TiO₂，所述第二光催化殼層為CeO₂、Bi₂MoO₆、Bi₂WO₆中的至少一種。

作為優選，所述磁性核層為CoFe₂O₄納米帶，所述第一催化殼層為與所述CoFe₂O₄納米帶同軸的TiO₂納米帶，所述第二催化殼層為與所述CoFe₂O₄納米帶、TiO₂納米帶同軸的光催化納米帶。

作為優選，所述納米材料的厚度為100-200nm，寬度為2-6μm；所述CoFe₂O₄納米帶與所述TiO₂納米帶的質量比為1:1-5，所述TiO₂納米帶與所述光催化納米帶的質量比為1:1-4。

本發明另一方面提供一種制備所述的可磁分離光催化納米材料的方法，其包括如下步驟：