[发明专利]一种磁性碳载TiO2

说明书

本发明提供了一种磁性碳载TiO₂光催化剂，包括Fe₃O₄，包覆在所述Fe₃O₄表面的碳材料，和负载在所述碳材料表面的TiO₂。本发明以碳材料为载体，有利于TiO₂的负载，从而提高光催化剂的催化性能；以Fe₃O₄为磁性核，通过碳材料将Fe₃O₄和TiO₂紧密结合在一起，使得光催化剂具有较强的磁性，有利于光催化剂的回收再利用。实施例的结果显示，本发明提供的磁性碳载TiO₂光催化剂在紫外光照下催化降解亚甲基蓝，降解率可达到99.61％；同时，本发明提供的磁性碳载TiO₂光催化剂的回收率可达到98.57％，并且循环使用8次后依然有较好的催化效果。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种磁性碳载TiO₂光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着环境和能源问题的日益严峻，越来越多的研究者开始致力于研究半导体的光催化作用催化氧化降解有害有毒污染物。TiO₂作为一种基础的N型半导体材料，有着特殊的晶体结构和面结构，且具有价格低廉、光催化活性强、化学性质稳定、适用范围广、溶出率低以及无毒等优点，是光催化剂的重要原料，但是将TiO₂用于光催化剂还存在一些限制。

首先，TiO₂自身禁带宽度较大，光反应过程中电子空穴复合几率高，使得光催化效率低，催化剂的光催化性能较弱；其次，TiO₂粒径越小，催化性能越强，但粒径越小的TiO₂质量越轻进而难于回收，重复利用率低，且回收不完全易造成二次污染。因此，设计一种光催化性能强且易回收的光催化剂成为将TiO₂用于光催化剂亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性碳载TiO₂光催化剂及其制备方法，本发明提供的磁性碳载TiO₂光催化剂具有较高的光催化性能和回收利用率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种磁性碳载TiO₂光催化剂，包括Fe₃O₄，包覆在所述Fe₃O₄表面的碳材料，和负载在所述碳材料表面的TiO₂。

优选地，所述Fe₃O₄的粒径为15～45nm，所述碳材料的厚度为1～20nm。

优选地，所述TiO₂的粒径为83～121nm；以磁性碳载TiO₂光催化剂的质量计，所述TiO₂的负载率＞79％。

本发明提供了上述技术方案所述磁性碳载TiO₂光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

通过水热法制备得到碳包覆Fe₃O₄；

将所述碳包覆Fe₃O₄和TiO₂溶胶混合，经超声得到磁性碳载TiO₂光催化剂。

优选地，所述水热法具体为：

a.将氯化铁、聚乙烯吡咯烷酮和水混合，得到混合液；

b.将所述步骤a得到的混合液与水合肼和氢氧化钠混合，氧化还原反应得到Fe₃O₄；