[发明专利]银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的合成方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机污染物与重金属污染物的除去物质的合成技术，尤其涉及一种银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的合成方法及用途。

背景技术

随着经济的快速发展，污水排放量呈逐年增加的趋势，其中所包含的的有机污染物和重金属离子使得水资源环境严重恶化。人们尝试过多种处理方法，如生物降解法、过滤和凝结/絮凝/沉降、化学氧化还原、液相交换、膜处理、吸附及光催化等。但是去除效率有限，条件苛刻、成本高，目前还不能广泛应用。相比而言，吸附与光催化是高效实用的方法，在该去污领域有很大前景。其中，商用二氧化钛与商用活性炭已经在环境处理和工业等领域获得广泛应用。

由于半导体材料可以吸收光产生光生电子-空穴对，可对周围的物质产生氧化还原作用，因此可作为利用太阳能的催化材料。然而，常用的光催化剂，除优秀的催化活性，还要有良好的稳定性，便宜的成本，还要对环境不造成二次污染。因此二氧化钛成为最常用的催化剂材料。贵金属材料有具有等离子增强效应可使得周围的半导体具有明显增强的催化活性。近年来，越来越多研究将贵金属与半导体相结合。2008年，Koichi Awazu等首次将银与二氧化钛结合，获得了良好的催化性能。而山东大学黄伯标课题组将银与卤化银结合，均获得良好性能。磁性纳米粒子具有超顺磁性，可利用外磁场将其进行分离和回收,外磁场消失后,又可恢复粒子的高度分散性。近年来，磁性细微颗粒吸附剂在去除环境污染物方面的应用越来越受到关注，已有不少研究将四氧化三铁与二氧化钛、氧化钨、氯氧化铋等半导体结合，获得很好的催化性能及其方便的分离特性。

尽管上述现有技术中的磁性吸附剂具有较好的催化和分离效果，但因其存在比表面小或者吸附容量小，吸附及催化性能都不是很好。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的吸附特性、光催化性能与超顺磁性的银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的合成方法及用途。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的合成方法，包括步骤：

A、利用溶剂热法制备银/四氧化三铁核壳结构；

B、利用法在上述核壳结构的基础上制备银/四氧化三铁/二氧化硅三层结构；

C、利用溶剂热法在步骤B得到的三层结构的表面上包裹一层由纳米片组成的毛刺状氧化钛，得到银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛(Ag@Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂)四层核壳结构。

本发明的上述的银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的用途，该四层核壳结构用于对有机污染物和/或重金属污染物的去除。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的合成方法及用途，由于采用水热、溶胶凝胶、自组织生长等技术制备银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛核壳结构，银具有较强的等离子增强作用，提高了催化活性；磁性纳米颗粒具有超顺磁性，以便催化剂材料的回收利用；最外层的二氧化钛具有较大的比表面积，增强的吸附与催化性能。本发明完美地结合了吸附剂材料、光催化材料和磁性纳米颗粒的各自优势，使所合成的杂化纳米颗粒具有良好的吸附特性、光催化性能与超顺磁性，为该材料的分离和回收提供的一个新的途径，将会极大提高污水中有机污染物和重金属污染物的治理效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的合成方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中银/四氧化三铁（a）、银/四氧化三铁/二氧化硅（b）、银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛（c）的透射电镜示意图；

图3为本发明实施例中银/四氧化三铁（a）、银/四氧化三铁/二氧化硅（b）、银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛（c）的扫描电镜示意图；

图4为本发明实施例中银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛的能谱示意图；

图5为本发明实施例中银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛核壳结构的氮气吸附-脱附曲线示意图，图中的插图为介孔分布曲线示意图；

图6为商用P25(I)与本发明实施例中的银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛核壳结构(II)的光吸收曲线示意图；

图7为本发明实施例中银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛核壳结构的室温磁滞回线示意图；