CN106111211A - 一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法 - Google Patents
一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106111211A CN106111211A CN201610469438.3A CN201610469438A CN106111211A CN 106111211 A CN106111211 A CN 106111211A CN 201610469438 A CN201610469438 A CN 201610469438A CN 106111211 A CN106111211 A CN 106111211A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tio
- nanoparticle
- composite
- shell structure
- core shell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 41
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 8
- NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K iron trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].Cl[Fe+]Cl NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 8
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 24
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 18
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 12
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 claims description 6
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 5
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N L-arginine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCCN=C(N)N ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims description 3
- 229930064664 L-arginine Natural products 0.000 claims description 3
- 235000014852 L-arginine Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 abstract description 4
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 description 3
- 125000002059 L-arginyl group Chemical class O=C([*])[C@](N([H])[H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])N([H])C(=N[H])N([H])[H] 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 235000011091 sodium acetates Nutrition 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/28—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of the platinum group metals, iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法，属于磁载光催化剂技术领域。针对纳米TiO2易分散于水相中，导致污染物与催化剂接触不充分，传质效率受到限制，并且难以回收再利用，容易对环境造成二次污染的问题，本发明提供了一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法，本发明以六水氯化铁为铁源制备磁性Fe3O4纳米粒子，并用葡萄糖为碳源，在磁性Fe3O4纳米粒子表面包覆无定型碳层，为TiO2的沉积提供了更多反应位点，用钛酸四丁酯为钛源，在碳包覆Fe3O4纳米粒子表面沉积TiO2，并对表面TiO2改性，使其能分散于油/水体系形成乳液，增大污染物与催化剂的接触面积，在处理有机污染物特别是高浓度有机物方面显现出独特优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法，属于磁载光催化剂技术领域。
背景技术
近年来，将半导体材料用作光催化剂应用在环境污染的研究越来越受到学者的关注。在众多的光催化材料中，二氧化钛由于具有化学稳定性好、无毒、催化活性高等优点而备受关注。纳米TiO2具有化学稳定性好、催化活性强、廉价无毒以及矿化程度较高等特点，在紫外光下可以迅速降解3000多种难以降解的有机化合物，在处理高浓度、难降解有机废水方面具有独特优势。研究发现，高浓度有机废水常以油/水分层形式存在，纳米TiO2具有表面强亲水特性，易分散于水相中，导致污染物与催化剂接触不充分，传质效率受到一定限制，并且由于纳米 TiO2在水中易于分散，难以回收再利用，容易对环境造成二次污染，不利于大规模的应用和推广。
磁载光催化剂可以在外加磁场的作用下，快速实现催化剂的回收和利用。超顺磁性的Fe3O4具有较快的磁性响应性和生物相容性，是磁载光催化复合材料的理想选择之一。但是，Fe3O4纳米粒子对周围环境更加的敏感和不稳定，尤其是在酸性条件下。将TiO2直接包覆在Fe3O4表面，制备具有核壳结构的Fe3O4/TiO2复合材料可以有效防止磁性纳米粒子受到环境的腐蚀。另外，TiO2和Fe3O4 的直接接触会产生光溶解效应，增加光生电子-空穴的复合几率，导致光催化活性的降低，因此，对核壳结构的Fe3O4/TiO2复合材料的改性研究显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对纳米TiO2易分散于水相中，导致污染物与催化剂接触不充分，传质效率受到限制，并且难以回收再利用，容易对环境造成二次污染的问题，本发明提供了一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法，本发明以六水氯化铁为铁源制备磁性Fe3O4纳米粒子，并用葡萄糖为碳源，在磁性Fe3O4纳米粒子表面包覆无定型碳层，为TiO2的沉积提供了更多反应位点，用钛酸四丁酯为钛源，在碳包覆Fe3O4纳米粒子表面沉积TiO2，并对表面TiO2改性，使其能分散于油/水体系形成乳液，增大污染物与催化剂的接触面积，在处理有机污染物特别是高浓度有机物方面显现出独特优势。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）分别称取6.8~7.0g六水氯化铁，12~13g乙酸钠和0.3~0.4g柠檬酸钠，加入盛有200~220mL无水乙二醇烧杯中，磁力搅拌至固体完全溶解后，转入水热反应釜中，在180~200℃下反应10~12h，冷却至室温，用磁铁分离得到黑色固体，分别用去离子水和乙醇分别洗涤黑色固体3~5次，在50~60℃真空干燥箱中干燥3~5h，得磁性Fe3O4纳米粒子；
（2）称取3~5g上述制备的磁性Fe3O4纳米粒子加入到60~100mL质量浓度为5%葡萄糖溶液中，以300W超声分散10~15min，转入水热反应釜中，在180~200℃下反应5~6h，冷却至室温，用去离子水洗涤4~5次，在50~60℃真空干燥箱中干燥2~3h，得碳包覆Fe3O4纳米粒子；
（3）分别量取500~600mL无水乙醇，200~220mL乙腈，5~8mL质量浓度为25%氨水，置入烧瓶中，加入2~3g上述碳包覆Fe3O4纳米粒子，以300W超声分散20~30min，在150~180r/min搅拌条件下，滴加8~10mL钛酸四丁酯，继续搅拌2~3h，用磁铁分离得到固体，经无水乙醇洗涤3~5次，置入50~60℃真空干燥箱中干燥2~3h，转入管式炉中，在高纯氩气氛围下，以500~550℃煅烧2~3h，得核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子；
（4）称取2~3g上述核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子，与20~25mL饱和水杨酸和10~15mL饱和L-精氨酸混合，在25~28℃恒温水浴下，以950W超声反应30~40min，真空过滤，并用去离子水洗涤3~5次，转入冷冻干燥箱2~3天，得改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料。
本发明的应用方法是：将0.5g本发明制备的改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料投入1L浓度为2~5g/L高浓度有机废水中，950W超声乳化10~15min，在紫外光照射下15~20h，色度去除率为95~98%，COD降解率为92~95%。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明制备的改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料可以在外加磁场的作用下，快速实现催化剂的回收和利用；
（2）本发明制备的改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料表面具有亲油链和亲水性基团，增加了催化剂与有机物的接触面积，降解效率高。
具体实施方式
分别称取6.8~7.0g六水氯化铁，12~13g乙酸钠和0.3~0.4g柠檬酸钠，加入盛有200~220mL无水乙二醇烧杯中，磁力搅拌至固体完全溶解后，转入水热反应釜中，在180~200℃下反应10~12h，冷却至室温，用磁铁分离得到黑色固体，分别用去离子水和乙醇分别洗涤黑色固体3~5次，在50~60℃真空干燥箱中干燥3~5h，得磁性Fe3O4纳米粒子；称取3~5g上述制备的磁性Fe3O4纳米粒子加入到60~100mL质量浓度为5%葡萄糖溶液中，以300W超声分散10~15min，转入水热反应釜中，在180~200℃下反应5~6h，冷却至室温，用去离子水洗涤4~5次，在50~60℃真空干燥箱中干燥2~3h，得碳包覆Fe3O4纳米粒子；分别量取500~600mL无水乙醇，200~220mL乙腈，5~8mL质量浓度为25%氨水，置入烧瓶中，加入2~3g上述碳包覆Fe3O4纳米粒子，以300W超声分散20~30min，在150~180r/min搅拌条件下，滴加8~10mL钛酸四丁酯，继续搅拌2~3h，用磁铁分离得到固体，经无水乙醇洗涤3~5次，置入50~60℃真空干燥箱中干燥2~3h，转入管式炉中，在高纯氩气氛围下，以500~550℃煅烧2~3h，得核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子；称取2~3g上述核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子，与20~25mL饱和水杨酸和10~15mL饱和L-精氨酸混合，在25~28℃恒温水浴下，以950W超声反应30~40min，真空过滤，并用去离子水洗涤3~5次，转入冷冻干燥箱2~3天，得改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料。
实例1
分别称取6.8g六水氯化铁，12乙酸钠和0.3g柠檬酸钠，加入盛有200mL无水乙二醇烧杯中，磁力搅拌至固体完全溶解后，转入水热反应釜中，在180℃下反应10h，冷却至室温，用磁铁分离得到黑色固体，分别用去离子水和乙醇分别洗涤黑色固体3次，在50℃真空干燥箱中干燥3h，得磁性Fe3O4纳米粒子；称取3g上述制备的磁性Fe3O4纳米粒子加入到60mL质量浓度为5%葡萄糖溶液中，以300W超声分散10min，转入水热反应釜中，在180℃下反应5h，冷却至室温，用去离子水洗涤4次，在50℃真空干燥箱中干燥2h，得碳包覆Fe3O4纳米粒子；分别量取500mL无水乙醇，200mL乙腈，5mL质量浓度为25%氨水，置入烧瓶中，加入2g上述碳包覆Fe3O4纳米粒子，以300W超声分散20min，在150r/min搅拌条件下，滴加8mL钛酸四丁酯，继续搅拌2h，用磁铁分离得到固体，经无水乙醇洗涤3次，置入50℃真空干燥箱中干燥2h，转入管式炉中，在高纯氩气氛围下，以500℃煅烧2h，得核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子；称取2g上述核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子，与20mL饱和水杨酸和10mL饱和L-精氨酸混合，在25℃恒温水浴下，以950W超声反应30min，真空过滤，并用去离子水洗涤3次，转入冷冻干燥箱2天，得改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料。
本发明的应用方法是：将0.5g本发明制备的改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料投入1L浓度为2g/L高浓度有机废水中，950W超声乳化10min，在紫外光照射下15h，色度去除率为95%，COD降解率为92%。
实例2
分别称取6.9g六水氯化铁，12.5g乙酸钠和0.3g柠檬酸钠，加入盛有210mL无水乙二醇烧杯中，磁力搅拌至固体完全溶解后，转入水热反应釜中，在190℃下反应11h，冷却至室温，用磁铁分离得到黑色固体，分别用去离子水和乙醇分别洗涤黑色固体4次，在55℃真空干燥箱中干燥4h，得磁性Fe3O4纳米粒子；称取4g上述制备的磁性Fe3O4纳米粒子加入到80mL质量浓度为5%葡萄糖溶液中，以300W超声分散12min，转入水热反应釜中，在190℃下反应5.5h，冷却至室温，用去离子水洗涤4次，在55℃真空干燥箱中干燥2.5h，得碳包覆Fe3O4纳米粒子；分别量取550mL无水乙醇，210mL乙腈，6mL质量浓度为25%氨水，置入烧瓶中，加入2.5g上述碳包覆Fe3O4纳米粒子，以300W超声分散25min，在170r/min搅拌条件下，滴加9mL钛酸四丁酯，继续搅拌2.5h，用磁铁分离得到固体，经无水乙醇洗涤4次，置入55℃真空干燥箱中干燥2.5h，转入管式炉中，在高纯氩气氛围下，以520℃煅烧2.5h，得核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子；称取2.5g上述核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子，与22mL饱和水杨酸和12mL饱和L-精氨酸混合，在26℃恒温水浴下，以950W超声反应35min，真空过滤，并用去离子水洗涤4次，转入冷冻干燥箱2.5天，得改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料。
本发明的应用方法是：将0.5g本发明制备的改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料投入1L浓度为4g/L高浓度有机废水中，950W超声乳化12min，在紫外光照射下18h，色度去除率为97%，COD降解率为93%。
实例3
分别称取7.0g六水氯化铁，13g乙酸钠和0.4g柠檬酸钠，加入盛有220mL无水乙二醇烧杯中，磁力搅拌至固体完全溶解后，转入水热反应釜中，在200℃下反应12h，冷却至室温，用磁铁分离得到黑色固体，分别用去离子水和乙醇分别洗涤黑色固体5次，在60℃真空干燥箱中干燥5h，得磁性Fe3O4纳米粒子；称取5g上述制备的磁性Fe3O4纳米粒子加入到100mL质量浓度为5%葡萄糖溶液中，以300W超声分散15min，转入水热反应釜中，在200℃下反应6h，冷却至室温，用去离子水洗涤5次，在60℃真空干燥箱中干燥3h，得碳包覆Fe3O4纳米粒子；分别量取600mL无水乙醇，220mL乙腈，8mL质量浓度为25%氨水，置入烧瓶中，加入3g上述碳包覆Fe3O4纳米粒子，以300W超声分散30min，在180r/min搅拌条件下，滴加10mL钛酸四丁酯，继续搅拌3h，用磁铁分离得到固体，经无水乙醇洗涤5次，置入60℃真空干燥箱中干燥3h，转入管式炉中，在高纯氩气氛围下，以550℃煅烧3h，得核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子；称取3g上述核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子，与25mL饱和水杨酸和15mL饱和L-精氨酸混合，在28℃恒温水浴下，以950W超声反应40min，真空过滤，并用去离子水洗涤5次，转入冷冻干燥箱3天，得改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料。
本发明的应用方法是：将0.5g本发明制备的改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料投入1L浓度为5g/L高浓度有机废水中，950W超声乳化15min，在紫外光照射下20h，色度去除率为98%，COD降解率为95%。
Claims (1)
1.一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）分别称取6.8~7.0g六水氯化铁，12~13g乙酸钠和0.3~0.4g柠檬酸钠，加入盛有200~220mL无水乙二醇烧杯中，磁力搅拌至固体完全溶解后，转入水热反应釜中，在180~200℃下反应10~12h，冷却至室温，用磁铁分离得到黑色固体，分别用去离子水和乙醇分别洗涤黑色固体3~5次，在50~60℃真空干燥箱中干燥3~5h，得磁性Fe3O4纳米粒子；
（2）称取3~5g上述制备的磁性Fe3O4纳米粒子加入到60~100mL质量浓度为5%葡萄糖溶液中，以300W超声分散10~15min，转入水热反应釜中，在180~200℃下反应5~6h，冷却至室温，用去离子水洗涤4~5次，在50~60℃真空干燥箱中干燥2~3h，得碳包覆Fe3O4纳米粒子；
（3）分别量取500~600mL无水乙醇，200~220mL乙腈，5~8mL质量浓度为25%氨水，置入烧瓶中，加入2~3g上述碳包覆Fe3O4纳米粒子，以300W超声分散20~30min，在150~180r/min搅拌条件下，滴加8~10mL钛酸四丁酯，继续搅拌2~3h，用磁铁分离得到固体，经无水乙醇洗涤3~5次，置入50~60℃真空干燥箱中干燥2~3h，转入管式炉中，在高纯氩气氛围下，以500~550℃煅烧2~3h，得核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子；
（4）称取2~3g上述核壳结构Fe3O4/C/TiO2纳米粒子，与20~25mL饱和水杨酸和10~15mL饱和L-精氨酸混合，在25~28℃恒温水浴下，以950W超声反应30~40min，真空过滤，并用去离子水洗涤3~5次，转入冷冻干燥箱2~3天，得改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610469438.3A CN106111211A (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610469438.3A CN106111211A (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106111211A true CN106111211A (zh) | 2016-11-16 |
Family
ID=57268638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610469438.3A Pending CN106111211A (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106111211A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107174980A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-19 | 常州诺澜复合材料有限公司 | 一种纤维素叠层抗菌超滤膜的制备方法 |
| CN107973367A (zh) * | 2017-12-02 | 2018-05-01 | 延海平 | 一种Fe掺杂包裹型TiO2光催化剂降解废水的工艺 |
| CN109876791A (zh) * | 2017-12-06 | 2019-06-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种臭氧氧化催化剂及其制备方法 |
| CN111686763A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-09-22 | 重庆工程职业技术学院 | 一种制备磁性硫化锌镉复合光催化剂的方法 |
| CN111774072A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-16 | 重庆工程职业技术学院 | 一种制备碳包覆磁性硫化镉复合光催化剂的方法 |
| CN112090425A (zh) * | 2020-09-24 | 2020-12-18 | 青海师范大学 | 一种磁性碳载TiO2光催化剂及其制备方法 |
| CN112939069A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-11 | 之江实验室 | 一种具有均匀包覆结构的钛酸钡@二氧化钛纳米粉末的制备方法 |
| CN113463388A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-01 | 华南理工大学 | 一种用于纸质文物预防性保护的无机/高分子复合膜及其制备方法 |
| CN113909486A (zh) * | 2021-07-23 | 2022-01-11 | 徐州工程学院 | 四氧化三铁负载碳基薄膜化金纳米复合粒子的制备方法 |
| CN116060065A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-05-05 | 重庆工商大学 | 一种新型负载复合型光催化剂及其制备方法 |
| CN116274330A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-23 | 江苏暨之阳环保科技有限公司 | 一种有机污染物污染土壤的修复方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105363495A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-03-02 | 中北大学 | 一种两亲性纳米TiO2粉末催化剂及其制备方法和使用方法 |
-
2016
- 2016-06-25 CN CN201610469438.3A patent/CN106111211A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105363495A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-03-02 | 中北大学 | 一种两亲性纳米TiO2粉末催化剂及其制备方法和使用方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| QI ZHANG等: "Study on enhanced photocatalytic activity of magnetically recoverable Fe3O4@C@TiO2 nanocomposites with core–shell nanostructure", 《OPTICAL MATERIALS》 * |
| 张琦等: "核壳结构Fe3O4@C@TiO2复合材料的制备及光催化性能的研究", 《石河子大学学报》 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107174980A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-19 | 常州诺澜复合材料有限公司 | 一种纤维素叠层抗菌超滤膜的制备方法 |
| CN107973367A (zh) * | 2017-12-02 | 2018-05-01 | 延海平 | 一种Fe掺杂包裹型TiO2光催化剂降解废水的工艺 |
| CN109876791A (zh) * | 2017-12-06 | 2019-06-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种臭氧氧化催化剂及其制备方法 |
| CN109876791B (zh) * | 2017-12-06 | 2021-10-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种臭氧氧化催化剂及其制备方法 |
| CN111774072A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-16 | 重庆工程职业技术学院 | 一种制备碳包覆磁性硫化镉复合光催化剂的方法 |
| CN111686763A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-09-22 | 重庆工程职业技术学院 | 一种制备磁性硫化锌镉复合光催化剂的方法 |
| CN111774072B (zh) * | 2020-07-10 | 2022-02-01 | 重庆工程职业技术学院 | 一种制备碳包覆磁性硫化镉复合光催化剂的方法 |
| CN111686763B (zh) * | 2020-07-10 | 2022-02-08 | 重庆工程职业技术学院 | 一种制备磁性硫化锌镉复合光催化剂的方法 |
| CN112090425A (zh) * | 2020-09-24 | 2020-12-18 | 青海师范大学 | 一种磁性碳载TiO2光催化剂及其制备方法 |
| CN112939069A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-11 | 之江实验室 | 一种具有均匀包覆结构的钛酸钡@二氧化钛纳米粉末的制备方法 |
| CN113463388A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-01 | 华南理工大学 | 一种用于纸质文物预防性保护的无机/高分子复合膜及其制备方法 |
| CN113463388B (zh) * | 2021-07-20 | 2023-05-23 | 华南理工大学 | 一种用于纸质文物预防性保护的无机/高分子复合膜及其制备方法 |
| CN113909486A (zh) * | 2021-07-23 | 2022-01-11 | 徐州工程学院 | 四氧化三铁负载碳基薄膜化金纳米复合粒子的制备方法 |
| CN113909486B (zh) * | 2021-07-23 | 2024-02-23 | 徐州工程学院 | 四氧化三铁负载碳基薄膜化金纳米复合粒子的制备方法 |
| CN116060065A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-05-05 | 重庆工商大学 | 一种新型负载复合型光催化剂及其制备方法 |
| CN116274330A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-23 | 江苏暨之阳环保科技有限公司 | 一种有机污染物污染土壤的修复方法 |
| CN116274330B (zh) * | 2023-03-22 | 2023-09-22 | 江苏暨之阳环保科技有限公司 | 一种有机污染物污染土壤的修复方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106111211A (zh) | 一种改性核壳结构Fe3O4/C/TiO2复合材料的制备方法 | |
| CN105540733B (zh) | 一种TiO2-还原石墨烯复合材料及其制备方法和在人工海水体系中的应用 | |
| CN100348499C (zh) | 一种介孔空心球状二氧化钛粉体的制备方法 | |
| CN102068979A (zh) | ZnIn2S4可见光催化剂降解甲基橙染料废水的方法 | |
| Lu et al. | Facile hydrothermal synthesis of carbon dots (CDs) doped ZnFe2O4/TiO2 hybrid materials with high photocatalytic activity | |
| CN105170186A (zh) | 一种核壳结构BiOX@MIL(Fe)光催化剂的制备方法 | |
| CN105566400B (zh) | 非均相钴金属-有机骨架及制备与在废水处理领域中的应用 | |
| CN102423611A (zh) | 紫外光催化氧化协同生物过滤去除VOCs的方法 | |
| CN103464181A (zh) | 卤氧铋/二氧化钛复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108479774A (zh) | 一种氧化锌复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108855140A (zh) | 一种CuS/Bi2WO6异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106540717A (zh) | 一种水热法合成可回收CdS/CoFe2O4/rGO复合光催化剂的制备方法及其用途 | |
| CN109482243A (zh) | TiO2/MOF-5复合光催化剂的制备方法 | |
| CN102583636B (zh) | 纳米掺杂钴二氧化钛/壳聚糖复合微球光解有机磷农药废水 | |
| CN109833885A (zh) | 一种CdIn2S4催化剂的制备方法 | |
| CN110075846A (zh) | 一种钛改性Fe3O4磁性纳米颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN105056986B (zh) | 一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法及催化剂用途 | |
| CN107913675A (zh) | 金属有机骨架修饰硫化亚锡复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106807413A (zh) | 一种具有等离子体表面共振效应的Ag@AgBr/CaTiO3光催化剂及其制备方法 | |
| CN105883915A (zh) | 一种纳米晶二氧化钛微球及其作为臭氧氧化催化剂的应用 | |
| CN106914266A (zh) | 一种快速降解污染物的g‑C3N4复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN104098133B (zh) | 高效光催化剂‑纳米二氧化钛水性胶体的制备方法 | |
| CN103506104B (zh) | 玻璃片载体上碳掺杂TiO2可见光响应催化膜及其制备方法 | |
| CN105833875A (zh) | 一种高稳定性磁性半导体纳米光催化材料的制备方法 | |
| CN103601237B (zh) | 一种荷电性锐钛矿型二氧化钛纳米粒子及其低温制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161116 |