[发明专利]一种高效磁性近红外光复合催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种高效磁性近红外光复合催化剂，其特征在于：所述催化剂利用Fe₃O₄@SiO₂球形磁性纳米颗粒为内核，进一步水热法制备具有核壳结构的高效磁性近红外光复合催化剂Fe₃O₄@SiO₂/β-NaYF₄:Yb³⁺ ,Tm³⁺@TiO₂，所述催化剂将上转换材料β-NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺、光催化材料Degussa P25和磁性材料Fe₃O₄有机结合起来，并赋予磁性，具有提高太阳光能利用率和增益磁分离循环使用的功能特性；

所述催化剂的制备方法分成三个步骤：

(1)取一定量的氢氧化钠、油酸、乙醇混合磁力搅拌30 min，再加入一定体积的硫酸亚铁铵溶液磁力搅拌30 min，将此前驱体移入一个密封的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于180 ℃条件下水热反应10 h，而后自然冷却至室温，磁铁分离并用超纯水和无水乙醇1:1混合溶液洗涤产物3～5次，而后将产物置于40 ℃真空干燥12 h；研磨后得到磁性物质Fe₃O₄；

(2)取一定量的Fe₃O₄置于一定体积的无水异丙醇中，超声分散一定时间后加入一定体积的水和硅酸正丁酯，而后再将一定体积的氨水缓慢滴加到上述溶液中并超声一定时间，再滴加一定体积的3-氨丙基三乙氧基硅烷后超声一定时间，磁铁分离并用超纯水和无水乙醇1:1混合溶液洗涤产物3～5次，而后将产物置于40 ℃真空干燥12 h，研磨后得到Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米颗粒；

(3)在一定体积的油酸和乙醇混合溶液中缓慢滴加一定量的氢氧化钠溶液，电动搅拌30 min，之后加入一定质量的Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米颗粒分散上述溶液中，电动搅拌60 min，然后分别逐滴加入一定量的Ln(NO₃)₃储备液，磁力搅拌30 min，而后缓慢逐滴加入一定量的NH₄F水溶液搅拌60min，最后在上述溶液中添加一定量的光催化材料Degussa P25并继续搅拌60min；将此前驱体移入一个密封的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于一定温度条件下水热反应一定时间，而后自然冷却至室温，磁铁分离用超纯水和无水乙醇1:1混合溶液洗涤产物3～5次，而后将沉淀物置于40 ℃真空干燥12 h，研磨后得到高效磁性近红外光复合催化剂Fe₃O₄@SiO₂/β-NaYF₄:Yb³⁺ ,Tm³⁺@ TiO₂；

其中，Ln(NO₃)₃中的Ln³⁺为Y³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺，Ln(NO₃)₃储备液中Y³⁺: Yb³⁺: Tm³⁺的摩尔比为(0.994-x):x:0.006(0＜x≤0.3)；NH₄F与Ln(NO₃)₃的摩尔比为4:1～16:1。

2.如权利要求1所述的一种高效磁性近红外光复合催化剂，其特征还在于：高效磁性近红外光复合催化剂Fe₃O₄@SiO₂/β-NaYF₄:Yb³⁺ ,Tm³⁺@ TiO₂的形貌是规整的六方棱柱，其边长为150～500nm，高度为50～750nm。

3.如权利要求1所述的一种高效磁性近红外光复合催化剂，其制备方法的特征还在于：Degussa P25的投加量为大于0 mg且小于等于120 mg；Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米颗粒的投加量为大于0 mg且小于等于20 mg。