包覆的磁性纳米复合粒子及其制备方法和用图_2

文档序号:9337738阅读:来源:国知局
0047] 图2是三种磁性粒子的TEM图;
[0048] 图3是三种磁性粒子的IR图;
[0049] 图4是三种磁性粒子的XRD图;
[0050] 图5是三种磁性粒子的VSM图(300开尔文);
[0051] 图6是四种偶氮染料在新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子上的吸附曲线;
[0052] 图7是不同pH下新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子对刚果红染料的降解率 图;
[0053] 图8是不同pH下新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子对媒介黑T染料的降解 率图;
[0054] 图9是不同pH下新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子对酸性大红染料的降解 率图;
[0055] 图10是不同pH下新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子对甲基橙染料的降解率 图;
[0056] 图11是新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子的循环使用性能图;
[0057] 图12是刚果红染料在可见光照射下的降解动力学曲线;
[0058] 图13是媒介黑T染料在可见光照射下的降解动力学曲线;
[0059] 图14是酸性大红染料在可见光照射下的降解动力学曲线;
[0060] 图15是甲基橙染料在可见光照射下的降解动力学曲线;
[0061] 图16是刚果红染料在太阳光下降解前后的紫外光谱图;
[0062] 图17是媒介黑T染料在太阳光下降解前后的紫外光谱图;
[0063] 图18是酸性大红染料在太阳光下降解前后的紫外光谱图;
[0064] 图19是甲基橙染料在太阳光下降解前后的紫外光谱图;
[0065] 图20是新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子可能的催化降解机理示意图。
【具体实施方式】
[0066] 下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是,下述实施例中 描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的,它们可以被相互组合从而达 到更好的技术效果。在下述实施例的附图中,各附图所出现的相同标号代表相同的特征或 者部件,可应用于不同实施例中。
[0067] 试剂与仪器:
[0068] FeCl3(CP,国药集团化学试剂有限公司)、钛酸异丙酯(CP,国药集团化学试剂有限 公司)、钨酸铵(AR,国药集团化学试剂有限公司)、FeCl2 *4H20(AR,天津市光复精细化工研 究所)、四乙氧基硅烷(AR,上海百灵威化学试剂公司),其他试剂均为分析纯,所用水均为 去离子水;刚果红(98%,上海百灵威化学试剂公司)、甲基橙(98%,TCI公司)、酸性大红 BR(98 % ,AccuStandard公司)、媒介黑T(98 %,天津三环化学有限公司)。
[0069] 可见分光光度计(722N,上海精科科技有限公司)、紫外-可见分光光度计 (TU-1901,北京普析仪器公司)、氙灯(30瓦,自组装,带400纳米截止滤光片)、红外光谱 仪(NicoletAvatar360,ThermoFisherScientific,USA)、XRD仪(PhilipsX'Pert PROSUPERX-raydiffractometer,HollandPhilips)、透射电镜(JEM-2010,Japanese ElectronicOpticalCo.,LTD,Japan)、VSM石兹力计(Model7407,LakeShoreCryotronics Inc. ,USA) 〇
[0070] 本发明提供的一种新型1102/103包覆的磁性纳米复合粒子的制备方法,制备步骤 如下:
[0071] 步骤Sl10,按常规方法制得Fe3O4粒子后,在其表面包裹一层SiO2,得到Fe3O4OSiO2 粒子。
[0072] 在本步骤中,所用试剂为四乙氧基硅烷;本步骤的目的是防止Fe3O4的流失和氧 化。
[0073] 步骤S120,在所述Fe3O4OSiO2粒子表面包覆一层TiO2/W03,得到胶状混合物。
[0074] 在本步骤中,包括步骤S121和步骤S122。
[0075] 步骤S121,取钨酸铵溶于超纯水,加入乙酸调节酸性,得到钨酸铵溶液。
[0076] 在本步骤中,钨酸铵、超纯水和乙酸的用量分别为0. 22克、10毫升和0. 5毫升。
[0077] 步骤S122,取无水乙醇,加入钛酸异丙酯和乙酸,进行超声处理,再加入超纯水、乙 酸、乙醇和所述Fe3O4OSiO2粒子,进行机械搅拌,加入所述钨酸铵溶液,室温下反应至形成凝 胶状混合物。
[0078]在本步骤中,所述超声处理前,无水乙醇、钛酸异丙酯和乙酸的用量分别为13毫 升、10毫升和2毫升;所述超声处理后,超纯水、乙酸、乙醇和所述Fe3O4OSiO2颗粒的用量分 别为4毫升、6毫升、6毫升和0. 5克。
[0079] 在本步骤中,所述超声处理的时间为5分钟。
[0080] 在本步骤中,所述机械搅拌的时间为2小时。
[0081] 步骤S130,煅烧所述胶状混合物,得到新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子。
[0082] 在本步骤中,具体步骤包括,将所述凝胶状混合物烘干,再进行真空干燥,最后于 马弗炉中煅烧,得到新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子。
[0083] 在本步骤中,所述烘干的时间为12小时,温度为100摄氏度。
[0084] 在本步骤中,所述真空干燥的时间为24小时,温度为80摄氏度。
[0085] 在本步骤中,所述煅烧的时间为3小时,温度为500摄氏度。
[0086] 本发明提供的一种新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子,其特征在于:结构为 核壳结构,如图1所示。
[0087] 三种磁性粒子形貌、成分、结构和磁性的表征:
[0088] 图2是三种磁性粒子的TEM图,其中a、b、c曲线分别为Fe3O4粒子、Fe304郎102粒 子和新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子。由图2(a)知,Fe304粒子是粒径为10-30纳 米的球形颗粒;由图2 (b)清晰可见Fe3O4粒子表面的SiOJl,厚度平均为6纳米,表面光滑; 由图2 (c)可见新型1102/103包覆的磁性纳米复合粒子不规则且粗糙的颗粒表面,这表明形 成了Ti02/W03外层。
[0089] 图3是三种磁性粒子的IR图,其中a、b、c曲线分别为Fe3O4粒子、Fe304@Si02粒子 和新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复合粒子。从图3可看出新型Ti02/W03包覆的磁性纳米复 合粒子和Fe3O4OSiO2粒子的IR图中均有O-Si-O吸收峰(1095cm3,说明这两种磁性粒子中 均有SiOJl生成。
[0090] 图4是三种磁性纳米粒子的XRD图,其中a、b、c曲线分别为Fe3O4粒子、Fe304@ SiO2粒子和新型TiO2/W03包覆的磁性纳米复合粒子,A对应TiO2,M对应Fe3O4。由图4可 知,在2 0 = 20-70°范围内,所有磁性粒子的XRD图中均可观察到Fe3O4的六个特征峰 (2 0 = 30.2。、35.6°、43.3°、53.7°、57.4° 和 62.9。),对应的晶面参数分别为(220)、 (311)、(400)、(422)、(511)和(440),结果与标准卡片(JCPDSFileNo. 19-0629)完全吻 合,说明所有磁性颗粒均含有Fe3O4内核。在新型TiO2/W03包覆的磁性纳米复合粒子的XRD 图中,可看到锐钛矿型打02的特征峰(2 0 = 25. 3°、37. 8°、48. 1°、53. 9°、55. 1°和 62. 7°),对应的晶面参数分别为(101)、(004)、(200)、(105)、(211)和(204)(JCPDSFile No. 21-1272),说明在外层有TiO2生成。在所有的
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