A double-cavity magnetic Fe3O4@mSiO2@BiOCl_Ag/AgBr composite material has a ring-shaped double-cavity structure, including the outer cavity of mSiO2@BiOCl_Ag/AgBr mesoporous composite microspheres and the inner cavity of Fe3O4 magnetic hollow microspheres. The invention also provides a preparation method of the composite material, including: 1) Stober method for growing SiO2 layer on the surface of Fe_3O_4 microspheres; 2) synthesis of mSiO_2/CTAB composite layer by CTAB micelle template method; 3) etching of silica intermediate layer; extraction of CTAB; 4) surface amination of mesoporous silica layer by APTES; 5) solvent heat; The double cavity Fe3O4@mSiO2@BiOCl Ag/AgBr composites were obtained. The invention can effectively realize the first enrichment and catalytic degradation of refractory organic pollutants.
【技术实现步骤摘要】
双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合光催化剂
,具体涉及一种双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展,各国经济整体实力有了较大提升,人类生活水平得到良好改善。然而,随着经济发展的同时,伴随而来的是严重的环境污染问题,因此需要人们给以重视。在众多治理手段中,鉴于光催化技术相对较低的操作成本且没有二次污染,是一种处理污染物的有效手段。传统光催化剂多在紫外光照射下表现出优越的光催化活性,但绝大多数光催化剂对可见光不敏感。然而能激发绝大多数光催化剂的紫外光只占据了太阳光能的4%~6%,而可见光却占到了太阳光能的43%左右,这就极大地限制了传统光催化剂在实际应用中的推广使用。因此,良好的可见光响应型光催化剂的设计及合成无疑是目前材料化学领域广泛研究的热点课题,但一种理想的光催化剂还应具有一定的环保性,尽量避免在使用过程中释放出有毒物质而对环境造成二次污染。为了对传统光催化剂性能进行改进,使其更好地利用太阳光能,本专利技术涉及一种双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合光催化剂的设计及合成,其优点在于该光催化剂具有优越可见光催化性能的同时,具备超强的目标污染物富集特性。当光催化剂被投放到含有污染物的废水中时,可以实现先快速富集污染物分子,再进行有效光催化处理。同时,优越的磁响应性赋予光催化剂以简单的磁分离特性,有效提高光催化剂的再生性,显著降低操作成本,并最终实现对水体系中难降解有机污染物及有毒重金属 ...
【技术保护点】
1.一种双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl‑Ag/AgBr复合材料,其特征在于,具有摇铃状双空腔结构,包括mSiO2@BiOCl‑Ag/AgBr介孔复合微球外层空腔,以及Fe3O4磁性中空微球内层空腔。
【技术特征摘要】
1.一种双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料,其特征在于,具有摇铃状双空腔结构,包括mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr介孔复合微球外层空腔,以及Fe3O4磁性中空微球内层空腔。2.权利要求1所述双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)核壳磁性Fe3O4@SiO2微球的合成:通过stöber法在Fe3O4中空磁性微球表面生长SiO2层;2)双壳层中空磁性Fe3O4@SiO2@mSiO2/CTAB复合微球的合成:通过CTAB胶束模板法在核壳磁性Fe3O4@SiO2微球表面合成mSiO2/CTAB复合层;3)双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球的合成:通过碳酸钠溶液蚀刻双壳层中空磁性Fe3O4@SiO2@mSiO2/CTAB复合微球中的二氧化硅中间层,得到双空腔磁性Fe3O4@mSiO2/CTAB复合微球;萃取双空腔磁性Fe3O4@mSiO2/CTAB复合微球中的模板剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB,得到双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球;4)双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球表面胺基功能化:通过3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES对双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球的介孔二氧化硅层进行表面胺基功能化;5)双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料合成:将包括胺基功能化的双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球、Bi(NO3)3·5H2O、NaCl、AgBr凝胶分散液、及足量溶剂的混合物分散均匀,溶剂热反应得到双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料。3.根据权利要求2所述双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法,其特征在于:Fe3O4中空磁性微球通过水热法得到。4.根据权利要求3所述双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法,其特征在于:在制备Fe3O4中空磁性微球的水热反应体系中加入了聚丙烯酸钠PAAS,用于在高温高压条件下指导磁性Fe3O4微晶自组装,从而形成具有中空结构的磁性Fe3O4微球。5.根据权利要求2所述双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1)stöber法采用正硅酸乙酯TEOS制备SiO2层;通过控制TEOS的加入量,对核壳磁性Fe3O4@SiO2微球的二氧化硅包覆层厚度进行调控,进而对后续步骤中双空腔磁性Fe3O4@mSiO2复合微球摇铃空腔的尺寸进行调控。6.根据权利要求2所述双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)的CTAB胶束模板法是将核壳磁性Fe3O4@SiO2微球、CTAB、氨水在溶剂中分散均匀后,快速加入TEOS,继续搅拌至mSiO2/CTAB复合层生长完成,得到mSiO2/CTAB复合层的方法;所述溶剂为乙醇-水混合溶剂。7.根据权利要求2所述双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤3)对模板剂CTAB的萃取选择NH4NO3乙醇溶液于80~90°C下回流搅拌24h。8.根据权利要求2所述双空腔磁性Fe3O4@mSiO2@BiOCl-Ag/AgBr复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤5)包括胺基功能化的双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球、Bi(NO3)3·5H2O、NaCl、AgBr凝胶分散液、及足量溶剂的混合物分步加入:首先将胺基功能化的双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球分散于足量的溶剂中;然后加入Bi(NO3)3·5H2O、及NaCl,充分搅拌,令胺基功能化的双空腔磁性Fe3O4@mSiO2介孔复合微球表面...
【专利技术属性】
技术研发人员:李伟,何书熬,陈珂,
申请(专利权)人:陕西科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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