[发明专利]一种Al2O3/TiO2核壳纳米材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域和水处理技术领域，具体涉及一种Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料的制备及应用其处理染料废水的方法。

背景技术

核壳型纳米粒子是以一个尺寸在微米至纳米级的球形颗粒为核，在其表面包裹数层均匀纳米薄膜的一种复合结构，其中核与壳之间通过物理或化学作用相互连接。核壳型复合纳米材料集核与壳的性质于一体，并可以通过控制其组成、厚度等实现复合性能的调控。核壳结构的纳米复合材料具有很多优异的性质，往往既具备核层和壳层材料的性能，又不同于其中的单一材料，近年来成为人们研究的热点。根据TiO₂良好的光学、电学性能及光电转换特性，核壳型TiO₂材料可用作高透明韧性薄膜、光电器材、太阳能电池等重要原料并大大提高他们的性能。核壳结构的TiO₂材料作为光敏剂、涂料、油墨助剂、催化剂、磁性材料等，在电子、化工、环保、食品、医学等领域有着重要的应用和广阔的前景。

由于TiO₂稳定性高、耐酸碱腐蚀、且具有良好的催化活性，常作为壳层包裹于其它半导体材料表面，制备出多功能的复合材料。核壳材料的制备方法多种多样，主要有沉积法、聚合法、原位反应法及自组装技术等。多数情况下，可以在核的表面通过水解或氧化还原反应等直接沉积壳层的物质得到核壳结构。但是这种方法需要考虑核与壳物质之间的相关性质，比如说晶格匹配等问题。在不能直接包裹时，可以通过偶联剂的作用把核与壳连接起来，或者采用LBL自组装技术，把不同电荷的材料交替包裹于核上。

发明内容

本发明的目的是提供一种Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料及其制备方法。

本发明的另一目的是提供Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料在降解废水中有机染料的应用。

本发明采用的技术方案是：一种Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料，其制备方法包括如下步骤：

1)水解沉淀法或水热合成法制备纳米Al核；

2)将纳米Al核研磨，溶解于无水乙醇中，于磁力搅拌器上均匀搅拌，同时逐滴加入氨水和钛酸丁酯，搅拌2-4小时后，离心分离，将得到的沉淀物质用去离子水洗涤至中性，于55-80℃下干燥；

3)将干燥好的沉淀物质研磨，于马弗炉中450-600℃煅烧2-3h，冷却，得Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料。

上述的Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料，所述的水解沉淀法制备纳米Al核是：取三氯化铝，溶解于水中，磁力搅拌器上充分搅拌，逐滴加入氨水，观察到有沉淀产生，持续加入氨水至充分产生沉淀后停止，然后于25-65℃反应24h，离心，取沉淀，将沉淀用去离子水洗涤至中性，于55-80℃下干燥。

上述的Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料，所述的水热合成法制备纳米Al核是：取三氯化铝，溶解于水中，逐滴加入氨水后，置于聚四氟乙烯内胆的水热反应釜中，于120-160℃下反应4-6小时，冷却，离心，取沉淀，将沉淀用去离子水洗涤至中性，于55-80℃下干燥。

上述的Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料在降解废水中有机染料的应用。方法如下：调节废水中有机染料的初始浓度为10-500mg/L，pH值为2-9，加入上述的Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料。

本发明的有益效果是：本发明方法简单，条件温和，避免了常规制备方法的复杂工艺。本发明成功的将Al和Ti这两种材料结合在一起，形成较单一材料性质更强的核壳结构纳米粒子，增强了纳米粒子对染料废水的脱色效率。

附图说明

图1是实施例1利用水解沉淀法制备的Al₂O₃/TiO₂核壳纳米材料的红外光谱图。