[发明专利]一种磁性钨掺杂光催化剂复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种磁性钨掺杂光催化剂复合材料及其制备方法，所述复合材料由如下方法制备得到：以四氧化三铁纳米粒子为磁核、以正硅酸乙酯为硅源采用溶胶‑凝胶法在其表面包覆一层多孔活性硅层得到多孔磁性载体，再利用钛酸酯为钛源、钨酸铵为钨源，采用混合溶胶法制得WOx掺杂的可见光催化的磁性多孔二氧化钛复合微球，即所述磁性钨掺杂光催化剂复合材料。本发明利用分步法制备的钨掺杂的磁性复合材料，可同时掺杂钨和锐钛型二氧化钛，并附于磁性基体上，既可以提高材料的光响应能力又可以增强所得催化剂的循环回收的能力。

(一)技术领域

本发明涉及一种磁性钨掺杂光催化剂复合材料及其制备方法。

(二)背景技术

纳米二氧化钛光催化剂是一种具有高效无毒、高活性催化、稳定特性良好及具有较低能耗等优质特点，因而人们更加重视把纳米二氧化钛光催化剂用于治理环境的卫生和处理污染等地方。在化学的方法中利用光催化剂在太阳能的作用下进行光催化把有机污染物降解。光催化剂的原理是借助太阳光照射在半导体材料表面，从而产生出高能空穴电子对，产生氧化反应降解半导体材料表面的有机污染物。其中半导体材料中二氧化钛性能较为稳定和处理污染高效等优点一直受科学家的广泛关注，二氧化钛光催化剂可以用到净化水质、消除异味、杀死细菌和清除难溶物等地方，光催化剂在未来的生产前景发展中将会被人所使用和大力开发。但由于二氧化钛光催化剂的颗粒较为细小，回收成本较高，为其实际应用带来了困难。

另一方面，由于修饰的四氧化三铁基磁性材料具有良好的磁响应能力、良好的生物相容性、反应活性基团等优点而被用于制备磁性基体的各种复合材料，如磁性催化剂、磁响应成像材料、磁性靶向药物等等掺，所得材料具有优异的磁响应能力，可方便回收循环使用以及靶向定位能力，有望在生物、催化、电子元件等领域中被广泛地应用。

制备四氧化三铁基磁性材料的制备方法就有多种，比如物理化学合成法、生物合成法等。科学家运用光催化剂来包覆四氧化三铁，例如利用二氧化硅包覆四氧化三铁和利用二氧化钛包覆四氧化三铁等。这种包覆的方法不仅提高了催化剂的稳定性，还提高了实际的生产效益和回收利用率。而磁性光催化剂是在附加磁性的基础下仍然具有高效的催化能力的复合型催化剂。这种磁性光催化剂能够在外加磁场的作用下回收并重复利用，大大减少了生产成本和降低了回收光催化剂的复杂程度。目前人们研究利用光催化剂包覆在磁性物质表面从而达到光催化能力不减又可以快速回收光催化剂。在国内外很多专家和学者都在研究磁性光催化剂，他们一直致力于研究和开发新产品，开拓催化剂新的应用领域，简化以往的生产工作流程，改变以往的回收方式，减少回收成本和提高催化剂的重复回收率。

二氧化钛作为优越的新型半导体材料用来制备光催化剂，目前被人们广泛研究，并利用了不同的方法来制备光催化剂，比如：气相法、浸渍法、溶剂法、溶胶凝胶法等。其中最关键的是光催化剂的活性。光催化剂的活性与很多因素有关，每一种都会影响催化剂的效率。大致可以分为四大类：光催化剂的能带、光催化剂的粒晶尺寸、光催化剂自身特征、外界条件。