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Fe3O4@SiO2@TiO2磁性纳米复合颗粒的制备及光催化性

能研究

陈洁;李文宇

【摘要】首先运用共沉淀法制备出纳米级的Fe3O4,然后采用溶胶-凝胶-水热法制

备出Fe3O4@SiO2@TiO2的复合物.通过XRD对复合物的晶形进行表征,证明有

SiO2和TiO2的存在,且TiO2为锐钛矿型,有助于提高复合物的光催化性能.通过

TEM、BET和红外光谱等测量技术对复合物的形貌、粒径和表面物理性能等进行

表征.结果显示:Fe3O4@SiO2@TiO2颗粒尺寸大约为30～50nm,形成了更加均

匀稳定的核壳结构,增加的SiO2壳层可以增加Si-OH键,有利于纳米TiO2通过氢

键作用形成复合物.内核的表面官能团,更加有利于TiO2的包覆,有助于提高复合物

的光催化性能.Fe3O4@SiO2@TiO2的催化性能更加优异,接近于纯TiO2的催化

性能.而这种磁性负载光催化剂可以很方便地与溶液分离,拥有纯TiO2不具备的良

好的重复利用性.

【期刊名称】《丽水学院学报》

【年(卷),期】2017(039)005

【总页数】6页(P42-47)

【关键词】溶胶-凝胶;复合材料;光催化;磁回收

【作者】陈洁;李文宇

【作者单位】丽水学院生态学院,浙江丽水323000;丽水学院生态学院,浙江丽水

323000

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【正文语种】中文

【中图分类】O611.66;O614.41+1

近年，光催化技术在各领域应用广泛。TiO2由于自身性质具有无毒、催化活性高、

化学性质稳定、价格低等优势而备受关注[1-2]。但是单独使用纳米TiO2作为催

化剂，局限性较大，纳米TiO2过于细小，不容易通过传统分离方法回收（如沉降、

絮状沉淀等）[3]。Fe3O4由于具有稳定性高、具有磁性、制备简便等优点，成为

广大磁性纳米材料的研究重点[4]。Fe3O4@TiO2复合物拥有Fe3O4的磁性优点

和TiO2的优点，成为了一种新型的多功能复合材料，在生物、医药、光催化等领

域有很大价值[5-8]。Shen等[9]采用溶胶-凝胶法，制备出了带有磁性可以分离的

复合型光催化剂Fe3O4@TiO2，利用此复合材料对甲基叔丁基醚进行催化分解，

并研究其催化活性。Li等[10]采用溶胶-凝胶法制备出Fe3O4@TiO2光催化体系，

同时研究TiO2包裹的量对于这个复合体系催化亚甲基蓝的效率高低。但是在制备

过程中，必须使用高温加热导致磁性纳米Fe3O4会转化为不具有磁性的纳米

Fe2O3。此外少量铁离子也会影响TiO2，引起空穴复合，进而降低了

Fe3O4@TiO2的催化剂活性。Ye等[11]合成了具有分层结构复合物

Fe3O4@SiO2@TiO2，采用了溶胶-凝胶和煅烧这两步反应进行研究。中间的

SiO2层对钛前驱体有亲和性，使得TiO2在Fe3O4表面均匀地覆盖包裹。但这些

催化剂的活性并不高，且不能达到高效回收，制备过程复杂。这些方法都不能从本

质上解决问题。本论文采用共沉淀-溶胶凝胶-水热法，将TiO2均匀包裹在纳米

Fe3O4@SiO2晶核表面，合成的复合物不需要高温煅烧，有利于保持稳定纳米的

结构。制备的复合材料对罗丹明催化降解效率高，且具有很好的回