磁性核壳光催化剂的制备和性能研究

摘要

随着光催化剂研究的不断发展，一种材料包覆在另外一种材料表面形成特殊复合结构的光催化剂受到广泛的关注，有研究者采用催化性能优异的TiO2包覆在超顺磁性、耐腐蚀的铁磁性微粒表面，制备成具有磁性核壳结构的光催化剂，既具备悬浮相光催化剂的高效性，又可利用磁性回收，克服了悬浮状粉末催化剂回收困难的缺点。 本文采用Fe3O4为磁核，利用溶胶-凝胶法，制备易于分离的磁性复合光催化剂TiO2-γFe2O3，通过离子掺杂的手段，对TiO2-γFe2O3进行改性得到掺杂银离子的Ag-TiO2/γFe2O3和掺杂碘离子的TiO2-I-/γFe2O3，采用TG-TDA，XRD，TEM，IR等表征手段表征催化剂的表面形貌、晶型组成、化学结构等。结果表明，TiO2包覆在Fe3O4表面，但是由于选用商品的Fe3O4为磁核，颗粒大小不一，所以导致产物形状比较不规则。 以甲基橙催化分解作为基础反应模型，以品红和萘酚绿B作为对比进行光催化活性评价实验，Ag-TiO2/γFe2O3催化剂的催化效果最好，萘酚绿B10 min就可以完全降解，甲基橙20 min降解率达到99％左右，对品红的降解需要的时间稍微长一些，30 min降解达到90％以上。对制备过程中影响性能的因素如：前躯体的不同配比，热处理的温度和时间等条件进行优化，保证催化剂的磁回收率达到90％的前提下，达到最好的催化效果。对分离以后的催化剂进行重复利用，重复三次以后仍具有较高的催化降解效果，满足催化剂的要求。