[发明专利]稀土钕掺杂纳米三氧化二铁改性空心玻璃微珠的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能无机非金属材料制备方法技术领域，涉及一种空心玻璃微珠的改性方法，具体涉及一种稀土钕掺杂纳米三氧化二铁改性空心玻璃微珠的制备方法。

背景技术

在光催化研究领域，人们认为稀土元素掺杂可以对光催化剂的吸光性能、电荷扩散、表面反应、粒径和晶型等方面产生影响。研究表明，稀土离子进入到材料的晶格内部，不会发生原子取代，只会引起晶格畸变，材料的光吸收谱线稍有变化，这些都与掺杂离子的直径和浓度有关。直径相对较大的稀土离子会破坏原有材料的晶格结构，形成晶格缺陷，使光催化材料的光吸收边发生移动。在相同条件下，光催化活性掺杂离子在晶格中必须既可以将电荷捕获，又能够将电荷传递过去，这样才能提高材料的光催化活性。

在磁性材料研究领域，人们认为稀土元素中存在未成对的4f电子对离子磁矩有着较大贡献，由于稀土原子具有很强的自旋轨道耦合磁矩、高磁晶各向异性、高磁光效应、高磁致伸缩系数和低磁有序转变温度以及复杂的磁有序结构等特点，使其在磁性掺杂方面得到广泛地研究，特别是当稀土元素与其它元素形成配合物时，更具有丰富的电学、磁学和光学特性。

纳米Fe₂O₃具有磁性和很好的硬度，可用作磁性记录材料；同时还具有良好的耐气候性、耐光性和化学稳定性，是一种重要的无机颜料和精细陶瓷原料；由于其比表面积巨大，表面效应显著，也是一种很好的催化剂；此外，纳米Fe₂O₃具有半导体特性，电导对温度、湿度和气体等较为敏感，是一种具有发展潜力的敏感材料。纳米Fe₂O₃的制备方法很多，按照反应物料状态可以分为湿法和干法。湿法即液相法，多以工业绿矾、工业氯化（亚）铁或硝酸铁为原料，采用氧化沉淀法、水热法、强迫水解法、胶体化学法等；干法包括气相法和固相法两种，常以羰基铁（Fe（CO）₅）或二茂铁（FeCP₂）为原料，采用火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学沉积法或激光热分解法等制备。将纳米Fe₂O₃制备成空心小球，浮在含有有机物的废水表面上，利用太阳光可以对有机物进行降解，使用寿命长，易操作，在水质处理、有机物降解和失效农药降解等方面都有重要应用。而采用水热法制备纳米Fe₂O₃粒子具有显著的优点，一是相对高的温度有利于产物磁性能和结晶程度的提高；二是在封闭容器中进行产生相对高的压强避免了组分挥发，提高了产物纯度，减少了污染。

空心玻璃微珠是一种尺寸微小的空心玻璃球体，具有质轻、低导热、抗压、高分散、隔音、电绝缘性和热稳定性好的优点，是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型轻质材料。利用空心玻璃微珠质轻、中空的特点，对其进行表面改性处理，能够得到具有特殊功能的新材料。

目前，国内外学者对稀土掺杂光催化材料的研究主要集中在纳米TiO₂光催化活性方面，大多数稀土元素掺杂能够有效扩展TiO₂的光谱响应范围，不同程度地提高光催化活性，但在稀土元素掺杂纳米Fe₂O₃方面研究还十分有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土钕掺杂纳米三氧化二铁改性空心玻璃微珠的制备方法，钕掺杂纳米Fe₂O₃颗粒与空心玻璃微珠结合牢度好，包覆均匀，改性后空心玻璃微珠的光催化活性和磁性能均有所提高。

本发明所采用的技术方案是，稀土钕掺杂纳米三氧化二铁改性空心玻璃微珠的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对空心玻璃微珠进行清洗、浮选和预处理；

步骤2、使用硅烷偶联剂KH-550对经步骤1得到的空心玻璃微珠进行表面偶联改性处理，得到表面富氨基化的空心玻璃微珠；

步骤3、将经步骤2得到的表面富氨基化的空心玻璃微珠进行包覆钕掺杂纳米Fe₂O₃薄膜处理，得到包覆钕掺杂纳米Fe₂O₃空心玻璃微珠。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：