具有荧光性质核壳结构光催化材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于催化材料及制备方法，具体涉及具有荧光性质核壳结构光催化材料及制备方法。该材料表达式为：ＳｉＯ↓［２］＠Ａ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］：ＲＢ，其中：０＜ｘ≤２，０＜ｙ≤３，Ａ＝Ｔｉ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ａｇ；Ｍ＝Ｏ，Ｓ，ＲＢ为罗丹明。本发明专利技术选择价格低廉容易制备且粒径可控的球形ＳｉＯ↓［２］做核，选择价格低廉的无机盐作主要原料，把染料罗丹明嵌入核壳的中间，使罗丹明既可以作为荧光标记，又可以作为防止微球团聚的表面活性剂。通过调控核的大小来控制壳镀层的厚度，得到具有荧光性质核壳结构光催化材料。本发明专利技术制备的球形核壳材料粒子大小均匀，单分散，粒子大小在３００－９００ｎｍ之间，工艺设备简单，原料易得。

【技术实现步骤摘要】
具有荧光性质核壳结构光催化材料及其制备方法
：本专利技术属于具有荧光性质核壳结构光催化材料的制备方法
技术介绍
：作为无机固体功能材料，光催化材料已经被广泛应用在催化污染物的降解、精细化学试剂的制备和能源的综合利用等各个领域，在国民经济和日常生活中起着不可替代的作用。随着社会的发展，人们对催化材料的催化活性、选择性以及制造成本等方面都提出了更高的要求，由于核壳材料具有比表面积大、形状规整、材料尺寸可控、性能稳定和产品易于回收再利用等诸多优点，因而在催化领域具有广阔的应用前景。而罗丹明类染料由于具有较强的荧光性质而被广泛应用于激光、荧光标记上，但是有机染料通常是光不稳定的而且容易发生光漂白现象。通过制备核壳结构的粒子，把染料嵌入其中使得外面有一层壳包覆是一种很好的保护方式。目前，实验室和工业上广泛采用水热法、微乳法和溶胶-凝胶法制备这类材料，这类方法具有设备简单，原料容易获得，纯度高、均匀性好、化学组成控制准确等优点，但水热法和溶胶-凝胶法的成本较高，所得到材料的团聚也比较严重。微乳法可以在粒子表面包裹一层表面活性剂分子，不易发生团聚。但这种方法需要消耗很多的表面活性剂和有机溶剂。所以，总的来看，单纯这些方法还不能满足工业生产对光催化材料的需求。
技术实现思路
：本专利技术的一个目的是提供具有荧光性质核壳结构光催化材料；另一个目的是提供一种制备具有荧光性质核壳结构光催化材料的方法本专利技术的具有荧光性质核壳结构光催化材料的表达式为：SiO2@AxMy：RB其中：0＜x≤2，0＜y≤3，A＝Ti，Fe，Zn，Pb，Ag；M＝O，S，RB为罗丹明本专利技术所使用的化合物原料为99.99％的TiCl4，K4Fe(CN)6，Zn(CH3COO)2，Pb(CH3COO)2，Ag(CH3COO)2，Zn(CH3COO)2；溶剂为水和乙醇；盐酸用于溶解上述金属-->化合物，罗丹明为分析纯；分析纯的正硅酸乙酯和氨水用于制备不同大小单分散的SiO2微球。具有荧光性质核壳结构光催化材料的制备方法和条件如下：(1)制备SiO2微球无水乙醇、氨水和水加到一起搅拌均匀，在形成的混合溶液中加入正硅酸乙酯和乙醇的混合液，其中水、氨水、无水乙醇和正硅酸乙酯的体积比为1～3∶2～4∶8～15∶0.8～1.6，连续磁力搅拌4-8小时，然后把反应液离心分离，用蒸溜水洗涤再离心分离，反复操作三次，最后去除上层清液，50℃下真空干燥24小时，所得到的白色粉末即为单分散的SiO2粒子。(2)制备具有荧光性质核壳结构光催化材料在室温或加热条件下，将上述的一种金属化合物用一定浓度的HCl溶解，将步骤(1)制备的SiO2粉末超声分散到一定浓度的罗丹明乙醇溶液中，保持SiO2微球与金属离子的摩尔比为0.1～20∶1，把混合液室温或加热搅拌或水热处理4-18小时。离心分离，蒸馏水洗涤，重复离心分离、洗涤数次，产品在室温至50℃下真空干燥24小时，得到具有荧光性质核壳结构光催化材料。本专利技术选择价格低廉、容易制备且粒径可控的球形SiO2微球作核，选择价格低廉的金属无机盐作为主要原料，选择罗丹明既可以作为防止微球团聚的表面活性剂，而且具有较强的荧光性质，又作为稳定剂使得粒子能够很好的包覆在模板表面。本专利技术得到的材料粒子大小均匀，单分散，粒子大小(560-900nm)可控，而且具有较强的荧光性质，便于检测，工艺设备简单。具体实施方式：实施例1TiO2：RB核壳结构光催化材料的制备先将20mL的无水乙醇、12mL氨水和5mL蒸馏水加入到100mL的反应瓶中搅拌均匀，再将4.02mL的正硅酸乙酯与30mL的无水乙醇的混合液加入其中，继续搅拌8小时，然后把反应液离心分离，倾出上清液后用蒸溜水洗涤再离心分离，重复三次，产物在50℃下真空干燥24小时，得到所需要的单分散SiO2微球。室温下，将单分散SiO2微球0.5g超声分散到0.005mol/L的RB乙醇溶液中，加入30ml含有2mol/L的HCl和TiCl4水溶液。搅拌下水浴加热5小时。离心分离、蒸馏水洗涤，重复数次，50℃下真空干燥24小时，即可得到SiO2@TiO2：RB核壳结构光催化材料。该材料粒子分散均匀，平均粒径560nm。-->光降解K2Cr2O7溶液的实验表明该材料具有非常好的光催化性质。实施例2Fe2O3：RB核壳结构光催化材料的制备先将20mL的无水乙醇、12mL氨水和10mL蒸馏水加入反应瓶中搅拌均匀，再将4.02mL的正硅酸乙酯与30mL的无水乙醇的混合液加入其中，继续搅拌8小时，然后把反应液离心分离，倾出上清液后用蒸溜水洗涤再离心分离，重复三次，产物在50℃下真空干燥24小时，得到所需要的单分散SiO2微球。室温下，将单分散SiO2微球0.5g超声分散到1×10-3mol/L的RB水溶液中，再加入0.42g K4Fe(CN)6，0.78g的(NH4)2S2O8和0.22g的NaH2PO4，搅拌均匀。溶液随后密封在聚四氟乙烯的反应釜中，在180℃时水热处理8h，后处理过滤得到深红色的Fe2O3，用去离子水和乙醇洗涤多次，室温下真空干燥24h，即可得到SiO2@Fe2O3：RB核壳结构光催化材料。该材料粒子分散均匀，平均粒径420nm。光降解水杨酸溶液的实验表明该材料具有非常好的光催化性能。实施例3ZnO：RB核壳结构光催化材料的制备先将28mL的无水乙醇、15mL氨水和10mL蒸馏水加入反应瓶中搅拌均匀，再将4.02mL的正硅酸乙酯与30mL的无水乙醇的混合液加入其中，继续搅拌6小时，然后把反应液离心分离，倾出上清液后用蒸溜水洗涤再离心分离，重复三次，产物在50℃下真空干燥24小时，得到所需要的单分散SiO2微球。室温下，将单分散SiO2微球0.25g超声分散到2×10-3mol/L的RB水溶液中，再加入0.55g Zn(CH3COO)2·2H2O和0.334mL乙二胺，继续搅拌后，在160℃下水热处理12h，将反应液冷却到室温。将产品收集起来并反复用蒸馏水和无水乙醇洗涤，然后在室温下真空干燥，最后得到淡黄色固体粉末，即可得到SiO2@ZnO：RB核壳结构光催化材料。该材料粒子分散均匀，平均粒径720nm。光降解水杨酸溶液的实验表明该材料具有非常好的光催化性能。实施例4ZnS：RB核壳结构光催化材料的制备先将35mL的无水乙醇、20mL氨水和15mL蒸馏水加入反应瓶中搅拌均匀，再将5.84mL的正硅酸乙酯与40mL的无水乙醇的混合液加入其中，继续搅拌8小时，然后把反应液离心分离，倾出上清液后用蒸溜水洗涤再离心分离，重复三次，产物在50℃下真空干燥24小时，得到所需要的单分散SiO2微球。室温下，将单分散SiO2微球0.5g超声分散到1×10-3mol/L的RB水溶液中，再加入10mL 0.15mol·L-1乙二胺的水溶液，然后加入0.4mL-->CS2和5mL 0.1mol·L-1的醋酸锌溶液，继续搅拌4h，产物经过离心分离，蒸馏水、绝对乙醇洗涤，在室温下真空干燥为粉末，即可得到SiO2@ZnS：RB核壳结构光催化材料。该材料粒子分散均匀，平均粒径900nm。光降解甲基橙溶液的实验表明该材料具有非常好的光催化性能。实施例5AgS：RB核壳结构光催化材料的制备先将30mL的无水乙醇、15mL氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有荧光性质核壳结构光催化材料，其特征是表达式为：ＳｉＯ↓［２］＠Ａ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］：ＲＢ其中：０＜ｘ≤２，０＜ｙ≤３，Ａ＝Ｔｉ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ａｇ；Ｍ＝Ｏ，Ｓ，ＲＢ为罗丹明。

【技术特征摘要】
1、具有荧光性质核壳结构光催化材料，其特征是表达式为：SiO2@AxMy:RB其中：0＜x≤2，0＜y≤3，A＝Ti，Fe，Zn，Pb，Ag；M＝O，S，RB为罗丹明。2、具有荧光性质核壳结构光催化材料的制备方法，其特征是所使用的化合物原料为99.99％的TiCl4，K4Fe(CN)6，Zn(CH3COO)2，Pb(CH3COO)2，Ag(CH3COO)2，Zn(CH3COO)2；溶剂为水和乙醇；盐酸用于溶解上述金属化合物，罗丹明为分析纯；分析纯的正硅酸乙酯和氨水用于制备不同大小单分散的SiO2微球。其方法步骤及条件如下：(1)制备SiO2微球无水乙醇、氨水和水加到一起搅拌均匀，在形成的混合溶液中加入正硅酸乙酯和乙醇的混合液，其中水、氨水、无水乙醇和正硅酸乙酯的体积比为1～3∶2～4∶8～15∶0.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景林，杨伏勇，褚莹，董丽红，李丽丽，张艳萍，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]