TiO2/聚苯乙烯/纳米铁氧体的低温水热法制备及其光催化与磁回收性能研究

)：纳米TiO2具有广阔的应用前景。将TiO2负载在软磁性材料的表面，制备壳/壳/核结构磁载光催化剂，既可以利用其磁性加以回收利用，又能保持高催化效率的优点。磁载光催化剂的常规热处理以及采用常规SiO2惰性隔离层的制备方法存在着降低催化剂磁性和光催化活性的缺点。本项目拟以高分子聚合物聚苯乙烯(PS)为惰性隔离层，在低温下制备TiO2/PS/纳米铁氧体光催化剂。研究中将先用化学共沉淀法合成较强磁响应的纳米铁氧体，再用分散聚合法制备PS/纳米铁氧体并进行表面修饰；用低温水热法制备TiO2前驱体，同步浸渍PS/纳米铁氧体复合粒子，制得负载牢固的TiO2/PS/纳米铁氧体光催化剂。研究中通过原位测定及理化性质表征以及磁性、光催化活性的测定，最终建立一种高效、节能的具有高光催化活性和良好磁回收性能的TiO2/PS/纳米铁氧体磁载光催化剂的制备方法，以利于TiO2更好地投入实际应用中。

纳米TiO2光催化技术在水处理领域具有广阔的应用前景。将TiO2负载在软磁性材料的表面，制备壳/壳/核结构磁载光催化剂，既可以利用其磁性加以回收利用，又能保持高催化效率的优点。磁载光催化剂的常规热处理以及采用常规SiO2惰性隔离层的制备方法存在着降低催化剂磁性和光催化活性的缺点。项目首先进行了TiO2晶化的低温水热法制备条件及影响因素研究，在此基础上，分别以聚乙烯亚胺(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PANI)、Al2O3为惰性隔离层，制备了系列壳/壳/核结构的TiO2磁载光催化剂；对上述催化剂进行了理化性能、光催化活性、磁回收性能的测定。研究结果表明：采用低温水热法可以制备出高催化活性的纳米TiO2光催化剂，其催化活性与P25 TiO2相当；以PS、PPY、PTh、PANI 、Al2O3为惰性隔离层的壳/壳/核结构的TiO2磁载光催化剂，具有良好的光催化活性和磁回收性能；采用惰性隔离层所制备的壳/壳/核结构的TiO2磁载光催化剂，避免了光腐蚀以及光溶解现象的发生，其催化活性明显优于TiO2直接负载在Fe3O4表面的两层结构的磁载光催化剂；有机惰性隔离PS、PPY、PTh、PANI等对磁载催化剂的磁屏蔽作用显著小于无机惰性隔离层Al2O3等；上述壳/壳/核结构的磁载TiO2光催化剂，其催化活性略低于纯TiO2和P25，其主要原因是催化剂容易团聚，在水溶液中的分散性较低，颗粒较大等原因。