一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备方法技术

技术编号:21073434 阅读:21 留言:0更新日期:2019-05-11 02:37
本发明专利技术属于光催化技术领域,具体涉及一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备方法;首先以氯化亚铁、亚硫酸钾、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钾恒温反应制备得到Fe3O4,然后将吡咯、乙醇和浓盐酸分别加入Fe3O4分散液中,得到Fe3O4/聚吡咯,再将苯胺单体、盐酸和过硫酸铵加入到Fe3O4/聚吡咯分散液中,制备Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺,通过溶胶‑凝胶的方式,在Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺表面包覆TiO2,最后,将Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO分散于丙酮,加氨水、超声波分散、加葡萄糖酸锌反应,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料;本发明专利技术制备方法简单,复合材料拥有较高的饱和磁化强度及磁回收率,并且制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料拥有长期、高效的光催化性能及磁回收性能。

Preparation of Fe3O4/polypyrrole/polyaniline/titanium dioxide/zinc oxide composite

The invention belongs to the field of photocatalytic technology, and specifically relates to the preparation method of a Fe3O4/polypyrrole/polyaniline/titanium dioxide/zino composite material. Firstly, Fe3O4 is prepared by the constant temperature reaction of ferrous chloride, potassium sulfite, polyvinylpyrrolidone and potassium hydroxide, and then pyrrole, ethanol and concentrated hydrochloric acid are added into the Fe3O4 dispersion solution to obtain Fe3O4/polypyrrole, and then aniline monomer, hydrochloric acid and potassium hydroxide are added. Ammonium polysulfate was added to Fe3O4/ polypyrrole dispersion to prepare Fe3O4/ polypyrrole / polyaniline. TiO2 was coated on the surface of Fe3O4/ polypyrrole / polyaniline by sol-gel method. Finally, Fe3O4/ polypyrrole / polyaniline /TiO2/ZnO was dispersed in acetone, and ammonia polyaniline / polyaniline /TiO2/ZnO composites were prepared by adding ammonia water, ultrasonic dispersion and zinc gluconate reaction. The preparation method of the invention is simple, the composite material has high saturation magnetization and magnetic recovery, and the prepared Fe3O4/polypyrrole/polyaniline/TiO2/ZnO composite material has long-term, high-efficiency photocatalytic performance and magnetic recovery performance.

【技术实现步骤摘要】
一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备方法
本专利技术属于光催化
,具体涉及一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备方法。
技术介绍
伴随着工业的发展,环境污染已经成为人类生存发展需要解决的重大问题,而其中水体污染更是直接威胁人类的健康,因此如何高效降解水体中的污染物就成为全世界科学家需要攻克的课题,与传统水体污染物处理技术相比,半导体光催化技术具有高效、低碳、环保、低毒、成本低廉等优点,特别是近些年开发的一系列具有可见光响应的光催化剂使得该项技术在利用太阳光处理环境污染物中具有重大的应用前景,这类材料也成为光催化研究领域的热点。二氧化钛是常见的的光催化降解材料,虽然在可见光光照条件下对水体污染物有较高的光催化降解活性,但是它们在后处理以及回收再利用方面存在不足,例如需要高速离心、添加沉淀剂等,不利于实际应用。四氧化三铁是一种优良的软磁材料,具有廉价无毒,易制备,磁性好等特点,常用作光催化剂的载体,和光催化剂复合使其能够很好的回收利用,但是,四氧化三铁的引入会降低复合材料的光催化性能,这是由于四氧化三铁的电子比较容易迁入到二氧化钛中,从而影响了电子与空电子对的分离效率,从而导致复合材料的光催化性能降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备方法,本专利技术通过二氧化钛、氧化锌之间的协同作用提高了光生电子和空穴的分离效率,通过对Fe3O4进行聚吡咯修饰,并进行聚苯胺包覆,提高了复合材料的磁回收性能,同时,降低了Fe3O4对二氧化钛的光催化性能影响。一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺TiO2/ZnO复合材料的制备方法,包括如下步骤:S1、Fe3O4的制备:将氯化亚铁、亚硫酸钾、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钾按照质量比1.5:0.8:0.7:0.7溶解于去离子水中,在氦气保护下,恒温反应,反应温度为160-180℃反应时间为7-9h,经分离、洗涤和烘干后制备得到Fe3O4;S2、Fe3O4/聚吡咯的制备:将步骤S1制备得到的Fe3O4分散于去离子水中,Fe3O4质量与去离子水体积的固液比为1g:200mL,再将吡咯和乙醇,浓盐酸分别加入Fe3O4分散液中,其中去离子水、吡咯、乙醇、浓盐酸体积比为100:0.1:10:3,均匀搅拌2h,获得的产物用去离子水和无水乙醇冲洗,真空干燥24h,制备得到Fe3O4/聚吡咯;S3、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺的制备:将步骤S2制备得到Fe3O4/聚吡咯分散于去离子水中,Fe3O4/聚吡咯质量与去离子水体积的固液比为1g:100mL,加入苯胺单体,超声10min,加入盐酸和过硫酸铵,其中苯胺单体与盐酸的体积比为0.2-0.8:1,盐酸体积与过硫酸铵液固比为1ml:1g,机械搅拌反应24h,经分离、洗涤、干燥,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺;S4、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2的制备:将钛酸四丁酯、乙酰丙酮逐次加入到无水乙醇中,其中钛酸四丁酯、乙酰丙酮的摩尔比为1:1,均匀搅拌,制得溶胶-凝胶溶液,加入步骤S3制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺,溶胶-凝胶溶液与Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺质量比为8:1,均匀搅拌,进行水热反应,水热反应温度为500-550℃水热反应时间为1-2h,冷却后离心,洗涤并干燥,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2;S5、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备:将步骤S4制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2分散于丙酮中,加入氨水,超声波分散处理得到分散液,在搅拌条件下向55-60℃的分散液中滴加葡萄糖酸锌的丙酮溶液,在55-60℃继续搅拌2-3h,经分离、洗涤和烘干后,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料;Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2、丙酮、氨水、葡萄糖酸锌的丙酮溶液的质量比为1:350:5:280,所述葡萄糖酸锌的丙酮溶液的葡萄糖酸锌的质量百分含量为7-9%。有益效果(1)本专利技术将制备得到的Fe3O4用聚吡咯进行表面修饰,然后进行聚苯胺包覆,此时聚苯胺极易包覆在经过聚吡咯修饰过的Fe3O4表面,通过Fe3O4表面进行修饰、包覆提高了复合材料的磁回收性能,同时,降低了Fe3O4对二氧化钛的光催化性能影响,通过改变苯胺单体的加入量改变经过聚吡咯修饰过的Fe3O4表面聚苯胺包覆的厚度,从而提高复合材料的磁性回收性能和催化性能。(2)本专利技术在Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺表面复合二氧化钛、氧化锌,二氧化钛、氧化锌之间的协同作用有利于光生电子和空穴的分离,同时使得光生空穴寿命延长,从而使得复合材料的光催化活性大大提高。(3)本专利技术制备方法简单,制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料拥有较高的饱和磁化强度,磁回收率较高,并且拥有较强光催化降解能力,并且制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料拥有长期、高效的光催化性能及磁回收性能。附图说明图1为实施例1步骤S1制备得到的Fe3O4的TEM图;图2为实施例1步骤S2制备得到的Fe3O4/聚吡咯的TEM图;图3中a、b、c分别为实施例1中步骤S3中方案一、方案二、方案三制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺TEM图;图4中b为步骤S4制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2的XRD图谱,a为步骤S5制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的XRD图谱;图5为实施例1步骤S5制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的SEM图;图6为实施例1制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的光催化性能折线图;图7为实施例1制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的磁滞回线图;图8为实施例1制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2复合材料的光催化性能折线图;图9中1、2分别为Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料及Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2复合材料磁回收率折线图。具体实施方式下面结合具体实施例,进一步阐明本专利技术;应理解,这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术请求保护的范围;此外,还应理解,在阅读了本专利技术所讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本专利技术做各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备方法,包括如下步骤:S1、Fe3O4的制备:将氯化亚铁、亚硫酸钾、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钾按照质量比1.5:0.8:0.7:0.7溶解于去离子水中,在氦气保护下,恒温反应,反应温度为170℃反应时间为8h,经分离、洗涤和烘干后制备得到Fe3O4;图1为本实施例制备得到的Fe3O4的TEM图,由制备得到的Fe3O4的TEM图可以看出:制备得到的Fe3O4呈微球形状,尺寸分布较为均匀,圆整度较高。S2、Fe3O4/聚吡咯的制备:将步骤S1制备得到的Fe3O4分散于去离子水中,Fe3O4质量与去离子水体积的固液比为1g:200mL,再将吡咯和乙醇,浓盐酸分别加入Fe3O4分散液中,其中去离子水、吡咯、乙醇、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺TiO2/ZnO复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、Fe3O4的制备:将氯化亚铁、亚硫酸钾、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钾溶解于去离子水中,在氦气保护下,恒温反应,反应温度为160‑180℃反应时间为7‑9h,经分离、洗涤和烘干后制备得到Fe3O4;S2、Fe3O4/聚吡咯的制备:将步骤S1制备得到的Fe3O4分散于去离子水中, Fe3O4质量与去离子水体积的固液比为1g:200mL,再将吡咯、乙醇和浓盐酸分别加入Fe3O4分散液中,均匀搅拌2h,获得的产物用去离子水和无水乙醇冲洗,真空干燥24h,制备得到Fe3O4/聚吡咯;S3、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺的制备:将步骤S2制备得到Fe3O4/聚吡咯分散于去离子水中,Fe3O4/聚吡咯质量与去离子水体积的固液比为1g:100mL,加入苯胺单体,超声10min,加入盐酸和过硫酸铵,机械搅拌反应24h,经分离、洗涤、干燥,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺;S4、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/ TiO2的制备:将钛酸四丁酯、乙酰丙酮逐次加入到无水乙醇中,均匀搅拌,制得溶胶‑凝胶溶液,加入步骤S3制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺,溶胶‑凝胶溶液与Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺质量比为8:1,均匀搅拌,进行水热反应,冷却后离心,洗涤并干燥,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/ TiO2;S5、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备:将步骤S4制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/ TiO2分散于丙酮中,加入氨水,超声波处理得到分散液,在搅拌条件下向55‑60℃的分散液中滴加葡萄糖酸锌的丙酮溶液,在55‑60℃继续搅拌2‑3h,经分离、洗涤和烘干后,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺TiO2/ZnO复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、Fe3O4的制备:将氯化亚铁、亚硫酸钾、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钾溶解于去离子水中,在氦气保护下,恒温反应,反应温度为160-180℃反应时间为7-9h,经分离、洗涤和烘干后制备得到Fe3O4;S2、Fe3O4/聚吡咯的制备:将步骤S1制备得到的Fe3O4分散于去离子水中,Fe3O4质量与去离子水体积的固液比为1g:200mL,再将吡咯、乙醇和浓盐酸分别加入Fe3O4分散液中,均匀搅拌2h,获得的产物用去离子水和无水乙醇冲洗,真空干燥24h,制备得到Fe3O4/聚吡咯;S3、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺的制备:将步骤S2制备得到Fe3O4/聚吡咯分散于去离子水中,Fe3O4/聚吡咯质量与去离子水体积的固液比为1g:100mL,加入苯胺单体,超声10min,加入盐酸和过硫酸铵,机械搅拌反应24h,经分离、洗涤、干燥,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺;S4、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2的制备:将钛酸四丁酯、乙酰丙酮逐次加入到无水乙醇中,均匀搅拌,制得溶胶-凝胶溶液,加入步骤S3制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺,溶胶-凝胶溶液与Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺质量比为8:1,均匀搅拌,进行水热反应,冷却后离心,洗涤并干燥,制备得到Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2;S5、Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2/ZnO复合材料的制备:将步骤S4制备得到的Fe3O4/聚吡咯/聚苯胺/TiO2分散于丙酮中,加入氨水,超声波处理得到分散液,在搅拌条件下向55-60℃的分散液中滴加葡萄糖酸锌的丙酮溶液,...

【专利技术属性】
技术研发人员:申芳华廖梓龙
申请(专利权)人:东莞理工学院
类型:发明
国别省市:广东,44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1