[发明专利]一种高效磁性近红外光复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种高效磁性近红外光复合催化剂(Fe₃O₄@SiO₂/β‑NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@TiO₂)及其制备方法。首先采用溶剂热法制备纳米Fe₃O₄，然后利用改性的Stöber法将Fe₃O₄包裹二氧化硅层形成Fe₃O₄@SiO₂，并以Fe₃O₄@SiO₂为内核进一步水热法制备具有核壳结构的磁性高效近红外光复合催化剂Fe₃O₄@SiO₂/β‑NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@TiO₂。该材料具有自荧光背景低、发射峰窄、化学性质稳定等特点，有望在近红外光光催化、光动力学治疗、环境治理、生物医学等领域得到广阔的应用。此外，赋予上转换材料磁性，可以实现磁性分离和循环使用、降低处理成本、提高经济效益。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种具有核壳结构的高效磁性近红外光复合催化剂及其制备方法，该复合材料在环境和能源等领域具有广阔的应用前景。

背景技术

纳米材料相比于常规材料，具有表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性，导致纳米材料显示出奇特的物理和化学性能。通过物理或化学方法使两种具有不同性能的纳米材料复合制备具有新性能的纳米复合材料成为当今的一个研究热点，因纳米复合材料取各材料之长或互相补短甚至是产生协同效应，使纳米复合材料的综合性能优于原组成纳米材料而满足不同的需求，在很多领域具有广阔的应用前景。

纳米稀土掺杂材料由于其较低的生物毒性、较窄的发射带宽、较长的荧光寿命、以及较高的物理稳定性，已经逐渐成为了高效荧光材料的代名词。相比于传统的有机荧光染料，它们的稳定性更高，制备过程更简单；而相比于目前较为流行的量子点荧光材料，纳米稀土掺杂材料的毒性更小，且发光性状稳定，没有所谓的“闪烁”现象。上转换发光材料作为一种能够把低能光子转换为高能光子的材料，可通过一定的结合方式与SiC、ZnS、TiO2等半导体复合，利用上转换发光材料的特性，吸收近红外的光，然后转换发出短波长的紫外线光和可见光，提高对太阳光能的综合利用率。更重要的是，当采用合适的稀土离子对其进行掺杂改性并负载磁性四氧化三铁，能够得到具有上转换效应和可循环利用的发光材料。这些磁性近红外光复合催化剂材料将在近红外光光催化、光动力学治疗、环境治理、生物医学等领域拓展其应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种高效磁性近红外光复合催化剂及其制备方法，制得的磁性近红外光复合催化剂可提高太阳光能利用率、可磁性分离循环使用，并将其应用于环境治理领域。

本发明采取的技术方案为：

一种高效磁性近红外光复合催化剂，其特征在于：该材料利用Fe₃O₄@SiO₂球形磁性纳米颗粒为核，采用水热法制备具有核壳结构的高效磁性近红外光复合催化剂Fe₃O₄@SiO₂/β-NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@TiO₂。将上转换材料β-NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺、光催化材料Degussa P25和磁性材料Fe₃O₄有机结合起来，并赋予磁性，具有提高太阳光能利用率和增益磁分离循环使用的功能特性。