磁性复合光催化剂Fe3O4/SiO2/TiO2的制备与性能研究

"磁性光催化剂Fe3O4/SiO2/TiO2通过蒸汽相水解法制备，用于光催化性能研究。该方法以Fe3O4纳米磁性颗粒为核心，二氧化硅作为包覆层防止光腐蚀，进一步在Fe3O4/SiO2表面沉积锐钛矿相纳米氧化钛，形成核壳结构的复合材料。通过XRD、FE-SEM、HR-TEM和探针式震动磁强计等分析手段，对产物的结构、形态和磁性能进行了表征，并以300W汞灯为光源，亚甲基蓝和酸性红为模拟污染物，评估了其光催化性能。结果显示，TiO2含量越高，光催化性能越好，50wt% TiO2的Fe3O4/SiO2/TiO2在180分钟内可使亚甲基蓝废水降解达99%，80分钟内使酸性红废水降解达98%。" 本文介绍了一种利用蒸汽相水解法制备磁性光催化剂Fe3O4/SiO2/TiO2的方法，这是一种高效、具有磁性的光催化材料。首先，选择Fe3O4纳米颗粒作为基础，它们具有良好的磁性，便于后续处理和回收。接着，通过二氧化硅（SiO2）包覆Fe3O4颗粒，这层SiO2层可以有效地防止Fe3O4在光照下发生光腐蚀，从而提高材料的稳定性。随后，采用化学气相沉积技术在Fe3O4/SiO2表面沉积锐钛矿相的纳米氧化钛（TiO2），这种TiO2是光催化反应的主要活性成分，因其优异的光吸收能力和光生电子-空穴对分离效率。 实验中，通过X射线粉末衍射（XRD）确定了产物的晶体结构，场发射扫描电镜（FE-SEM）揭示了材料的表面形貌，高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）提供了纳米级别的结构信息，而探针式震动磁强计则测量了材料的磁性能。这些分析工具的综合运用确保了材料的制备质量和性能评估的准确性。 在光催化性能测试中，使用300W汞灯模拟太阳光，亚甲基蓝和酸性红作为模型有机染料，以评估光催化剂的降解能力。实验结果表明，随着TiO2含量的增加，光催化性能增强。含有50wt% TiO2的Fe3O4/SiO2/TiO2磁性纳米微球在180分钟内能够高效降解亚甲基蓝模拟染料废水，达到99%的降解率，而在80分钟内对酸性红废水的降解率也高达98%，显示出其在环境污染治理领域的巨大潜力。 该研究成功开发了一种新型的磁性光催化剂，通过优化材料的组成和结构，实现了高效的光催化性能，对于环境净化特别是有机染料废水处理具有重要的应用价值。此外，这种磁性复合材料的制备方法也为设计和制备其他高性能光催化剂提供了新的思路。