[发明专利]一种TiO2磁珠及其应用

说明书

本发明提供了一种TiO₂磁珠及其应用，所述TiO₂磁珠的结构式为CoFe₂O₄@SiO₂@GR–TiO₂@ALG–Ca–CS，以磁性纳米CoFe₂O₄为内核，SiO₂、GR–TiO₂及ALG–Ca–CS依次包覆在其表面形成磁珠。相较纯TiO₂，本发明所制备TiO₂磁珠克服了纯TiO₂难以响应可见光、难分离和回收等缺陷，可应用于光催化领域，如降解有机污染物、杀菌和光动力治疗等。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明涉及纳米材料和光催化领域，特别涉及一种TiO₂磁珠及其应用。

背景技术

TiO₂属于n型半导体，作为催化剂材料主要应用于光催化领域。由于其成本低、无毒、化学稳定性强以及光催化活性高等优点，可应用于光催化降解有机物、杀菌、光动力治疗等。

TiO₂的禁带宽度较大(3.2eV)，仅在紫外光照射下才能引发光催化反应，而紫外光能量仅占太阳光能量的3-5％，这就大大限制了它在光催化领域特别是液相光催化中的使用效率。为了充分利用太阳光，使TiO₂改性从而在可见光(约占太阳光能量的45％)照射下发生光催化反应成为研究的重点。目前，TiO₂改性的方法有金属掺杂、非金属掺杂、染料敏化、半导体复合等。牛奎等制备了CeO₂/TiO₂介孔复合材料，并用于光催化降解甲基橙模拟染料废水研究，发现：稀土金属元素Ce的引入降低了TiO₂的带隙能级，扩大了光响应范围，使复合产物的吸收带边发生了红移，有效吸光范围拓展到了470nm附近的可见光区，复合产物投入量为2g/L时在5h内对40mL质量浓度为20mg·L^-1的甲基橙溶液脱色率可达90％(牛奎，梁力曼，耿浩，张建平，赵莹，赵永光，河北科技师范学院学报,2015,29,1:39-44)。当前，开发新的可见光响应型TiO₂复合材料是实际应用向TiO₂光催化提出的一个重要问题，是研发的重要方向并且有很大的开发空间。

另一方面，在液相光催化中，TiO₂面临的另一问题是使用完后如何分离和回收，以提高其利用率，并使环境免遭二次污染。引入磁性是最直接的一种方法；通过引入磁性物质与TiO₂结合，使TiO₂改性后具有磁性，在外加磁场的作用下，吸出TiO₂从而加以再生和重复利用。可作磁性材料的物质有Ni、Fe、Co、Fe₃O₄、Co₃O₄、铁酸盐等。当前，开发新型磁性TiO₂复合材料也是实际应用向TiO₂光催化提出的一个重要问题。

因此，开发新型TiO₂光催化材料时，可从如何提高其可见光响应性和如何引入磁性两要素入手综合考虑。