一种铁钛复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种铁钛复合材料的制备方法，所述方法以钛酸四丁酯为钛源、四氧化三铁为铁源，以乙醇与丙三醇混合液为溶剂，通过醇热法制备获得铁钛复合材料。本发明专利技术还公开了上述铁钛复合材料制备方法制得的铁钛复合材料在光催化降解抗生素方面的应用。本发明专利技术制备方法具有合成温度低、晶化温度低、可通过外磁力回收铁钛复合材料的优点，通过控制nFe/nTi的投加比例，在一定温度和压力下反应即可获得晶化的较大比比表面积(Fe2.5Ti0.5)1.04O4介孔复合材料；制得的铁钛复合材料对抗生素具有良好的光催化降解活性。

A method for preparing titanium composite material and its application

The invention discloses a method for preparing titanium composite material, the method takes four butyl titanate as titanium source, Fe3O4 as iron source, ethanol and glycerol mixed solution as solvent by alcohol thermal preparation for ferrotitanium composite materials. The present invention also discloses the application of titanium composite material prepared by the method of Fe Ti composite material in the photocatalytic degradation of antibiotics. The preparation method of the invention has low synthesis temperature and low crystallization temperature, the advantages of magneticrecovery ferrotitanium composite materials, by controlling the nFe/nTi dosage ratio, under certain temperature and pressure reaction can obtain larger surface area than the crystallization (Fe2.5Ti0.5) 1.04O4 mesoporous composite materials; composite materials prepared with ferrotitanium good photocatalytic activity of antibiotics.

【技术实现步骤摘要】
一种铁钛复合材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种铁钛复合材料的制备方法，还涉及上述制备方法制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料在光催化降解抗生素方面的应用。
技术介绍
由于具有较好光电活性和较高铁磁性，铁钛复合物得到广泛的研究和应用。铁钛复合材料常采用固相烧结法和液相法合成。前者是利用氧化钛和铁的氧化物为原料，通过高温烧结制备。该法一般需要1000℃左右高温，且常需要惰性气体保护，在冶金和尾矿利用中经常采用。如李晴宇将钛铁矿在氩气及空气气氛中800～950℃烧结可以获得不同相的铁钛复合物。胡晓军等的研究表明氩气中的固相反应主要依靠铁、钛离子的扩散来完成的。邓金华利用钛铁矿在1200℃下空气氧化制备一系列铁钛复合物。铁钛复合物的液相法主要是溶胶-凝胶法和高温煅烧二步法。首先利用溶胶-凝胶法制备前驱体，再进一步用700℃甚至更高煅烧获得纳米级铁钛复合材料。另外，也有采用电化学沉积和高温煅烧法获得铁钛复合物。刘清华利用电化学沉积制备氧化钛纳米管，再利用电化学法将Fe2O3沉积在氧化钛纳米管上，将混合物至于550℃煅烧2h，获得Fe2TiO5/TiO2复合膜。高温煅烧可以获得较好的晶体，但同时也会降低纳米材料的比表面积，增加材料的制备成本。
技术实现思路
专利技术目的：为克服固相反应和现有液相法存在的需要高温处理的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种反应条件温和、工艺步骤简单、产物形貌可控的铁钛复合材料制备方法，该方法制得的铁钛介孔复合材料具有优异的光催化活性。本专利技术还要解决的技术问题是提供上述铁钛复合材料制备方法制得的铁钛复合材料在光催化降解抗生素方面的应用。
技术实现思路
：为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种铁钛复合材料的制备方法，所述方法以钛酸四丁酯为钛源、四氧化三铁为铁源，以乙醇与丙三醇混合液为溶剂，通过醇热法制备获得铁钛复合材料。其中，所述获得的铁钛复合材料为(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料。上述铁钛复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1，将一定量的四氧化三铁粉末加入到丙三醇和乙醇的混合溶液中，混合均匀后，再往混合溶液中加入一定量的钛酸四丁酯，得到混合物料；步骤2，将混合物料置于一定温度下进行反应，反应后将产物进行过滤、烘干处理，最后研磨得到颗粒均匀的粉末。其中，步骤1中，丙三醇和乙醇的混合溶液中，丙三醇与乙醇的体积比为1∶5。其中，步骤1中，混合物料中，nFe元素/nTi元素的摩尔比为6～24∶100。其中，步骤2中，反应温度为100～135℃，反应时间为6～24h。其中，步骤2中，干燥温度为100℃。上述铁钛复合材料的制备方法制得的铁钛复合材料在光催化降解抗生素方面的应用。本专利技术制备方法采用乙醇和丙三醇混合醇热法，将四氧化三铁溶于丙三醇和乙醇的混合溶剂中形成溶胶，与二氧化钛溶胶充分混合，在一定温度和压力下反应，形成铁钛材料的前驱体，通过控制反应体系中铁和钛的比例、体系的反应温度和反应时间构建不同形貌的钛铁介孔复合材料。本专利技术制备方法的原理：醇热法的原理是将钛前驱体、四氧化三铁和醇溶剂混合后，置于一定温度的密闭容器，反应一定时间后，经分离和烘干处理得到产物。有机溶剂作为反应介质，能够利用非水介质的一些特性(如极性或非极性、配位性能、热稳定性等)等完成许多在水溶液条件下无法进行的反应，从而制备一些具有特殊性质和结构的纳米材料；此外，有机溶剂还可有效提高纳米材料的分散性，因此有机溶剂热法逐渐成为纳米材料的重要合成技术。在本专利技术制备方法中，乙醇既是溶剂也是矿化剂，四氧化三铁在该体系中易形成均匀的溶胶液并醇解为羟基铁，溶剂中添加的丙三醇可促进钛盐的矿化分解，在一定温度和压力下，形成铁钛材料的前驱体羟基钛和羟基铁；羟基钛和羟基铁在相互接触过程中，由于Ti4+的半径(0.068nm)与Fe3+的半径(0.064nm)相近，使Ti4+取代了Fe3O4晶格中的Fe3+离子，形成Fe-O-Ti化学键。丙三醇能够增加体系的粘度，影响着Ti4+离子和Fe3+离子的迁移和扩散速度，因此，随着反应时间的继续增加，铁钛复合物前驱体的团聚程度增加，使得产物的粒径和颗粒增大，反而减小了产物的比表面积。由于反应体系中没有其它杂质，形成的固体物过滤后直接加热烘干即可得到晶化的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4铁钛复合材料。催化剂对有机物的吸附能力强有助于有机物的降解；有机物的降解主要是化学作用，利用催化剂产生的自由基分解有机物。与水溶剂相比，有机溶剂沸点低、介电常数小、在同样温度下，溶剂热可达到比水热合成更高的气压，从而有利于某些化学反应及半导体晶化的进行。相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：本专利技术制备方法具有合成温度低、晶化温度低、可通过外磁力回收铁钛复合材料的优点，通过控制nFe/nTi的投加比例，在一定温度、压力和反应时间下即可获得晶化的介孔(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料；制得的铁钛复合材料对抗生素具有良好的吸附性能和光催化降解活性。附图说明图1为实施例1制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的X-射线衍射图谱；图2为实施例1制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的氮气吸附脱附曲线；图3为实施例1制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的孔径分布图；图4为实施例1制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的扫描电镜图；图5为实施例2制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的X-射线衍射图谱；图6为实施例2制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的氮气吸附脱附曲线；图7为实施例2制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的孔径分布图；图8为实施例2制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的扫描电镜图；图9为实施例3制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的X-射线衍射图谱；图10为实施例3制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的氮气吸附脱附曲线；图11为实施例3制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的孔径分布图；图12为实施例3制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的扫描电镜图；图13为实施例4制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的X-射线衍射图谱；图14为实施例4制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的氮气吸附脱附曲线；图15为实施例4制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的孔径分布图；图16为实施例4制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的扫描电镜图；图17为实施例5制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的X-射线衍射图谱；图18为实施例5制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的氮气吸附脱附曲线；图19为实施例5制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的孔径分布图；图20为实施例5制得的(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料的扫描电镜图；图21为二氧化钛与本专利技术铁钛复合材料在不同灯源(可见光和紫外光)照射下的光催化降解盐酸四环素对比图；图22为本专利技术铁钛复合材料循磁力回收效果图；图23为本专利技术铁钛复合材料循环3次的盐酸四环素光催化降解图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁钛复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法以钛酸四丁酯为钛源、四氧化三铁为铁源，以乙醇与丙三醇混合液为溶剂，通过醇热法制备获得铁钛复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种铁钛复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法以钛酸四丁酯为钛源、四氧化三铁为铁源，以乙醇与丙三醇混合液为溶剂，通过醇热法制备获得铁钛复合材料。2.根据权利要求1所述的铁钛复合材料的制备方法，其特征在于：所述获得的铁钛复合材料为(Fe2.5Ti0.5)1.04O4复合材料。3.根据权利要求1所述的铁钛复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1，将一定量的四氧化三铁粉末加入到丙三醇和乙醇的混合溶液中，混合均匀后，再往混合溶液中加入一定量的钛酸四丁酯，得到混合物料；步骤2，将混合物料置于一定温度下进行反应，反应后将产物进行过滤、烘干处理，最后研磨得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉萍，李国玉，郏建奎，陈杰，陈宗华，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32