本發(fā)明涉及磁載二氧化鈦制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種粒子自組裝tio2/fe2o3鏈狀復(fù)合粉體的制備方法。

背景技術(shù)：

在光催化領(lǐng)域中，tio2光催化活性高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定(耐酸堿和化學(xué)腐蝕)，在可見光區(qū)無(wú)吸收，可制成白色塊料或透明薄膜，原料來(lái)源豐富，廉價(jià)，不產(chǎn)生二次污染。但由于納米tio2顆粒細(xì)微、不易沉淀而難回收，活性成分損失大，不利于催化劑的再生和再利用。故要實(shí)現(xiàn)此技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模的水處理，必須解決光催化劑的回收問(wèn)題，本文通過(guò)制備磁性光催化劑，可利用磁分離技術(shù)方便迅捷地回收，使其既能保持較高的光催化活性，又能多次再生利用，因此磁性載體的制備得到大量關(guān)注。

目前制備磁載二氧化鈦的方法很多。watson等利用液相沉積法合成了鐵氧體磁性材料，并研究了高溫處理磁性復(fù)合材料對(duì)tio2光相轉(zhuǎn)移和光催化活性的影響；chen和gao等分別報(bào)道通過(guò)溶膠-凝膠的方法制備導(dǎo)以磁性γ-fe2o3作為載體tio2導(dǎo)磁光催化劑，研究報(bào)道熱處時(shí)，當(dāng)煅燒溫度超過(guò)400℃時(shí)，γ-fe2o3會(huì)迅速相變?yōu)棣?fe2o3，從而影響光催化性能和導(dǎo)磁性能；州交通大學(xué)展宗城等人以化學(xué)共沉淀法制備mn-fe氧體，正硅酸乙酯為前軀體對(duì)其進(jìn)行多次包覆sio2，得到致密sio2保護(hù)層的mn-fe氧體軟磁性載體。這些報(bào)道多數(shù)都是合成出磁載二氧化鈦納、微米顆粒，合成出粒子自組裝tio2/fe2o3鏈狀復(fù)合粉體的鮮有報(bào)道。

本發(fā)明主要通過(guò)二茂鐵、甘胺酸、水、乙醇和鈦酸四丁脂為原料，利用水熱法得到粒子自組裝的tio2/fe2o3鏈狀粉體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的粒子自組裝tio2/fe2o3鏈狀復(fù)合粉體的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種粒子自組裝tio2/fe2o3鏈狀復(fù)合粉體的制備方法，以鈦源、可溶性鐵鹽、甘氨酸為反應(yīng)原料，經(jīng)過(guò)水熱反應(yīng)制備粒子自組裝tio2/fe2o3鏈狀復(fù)合粉體。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，將鈦源溶解于乙醇中，然后加入可溶性鐵鹽、甘氨酸和水，混合均勻后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，反應(yīng)完全后經(jīng)過(guò)后處理得到粒子自組裝tio2/fe2o3鏈狀復(fù)合粉體。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，鈦源為鈦酸四丁酯，可溶性鐵鹽為二茂鐵或其衍生物。鈦酸四丁酯、二茂鐵和甘氨酸之間的摩爾比為0.5～1：3.5～4.5：8～12，鈦酸四丁酯/乙醇體系中鈦酸四丁酯的摩爾濃度為0.05～0.1mol/l，乙醇與水的體積比為1.5～2.5：1。水熱合成反應(yīng)時(shí)間為12～36h，反應(yīng)溫度為160～200℃。后處理是將反應(yīng)后生成的粉末用離心機(jī)離心，并分別用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌數(shù)次，將洗滌后粉末放到恒溫干燥箱中干燥4～10h，干燥溫度為30～60℃。

本發(fā)明通過(guò)甘氨酸生物分子輔助水熱法成功地獲得了一種二氧化鈦負(fù)載的磁性復(fù)合鏈狀材料。通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)甘氨酸作為模板和原料能成功制備出磁性二氧化鈦納米鏈狀復(fù)合粉體，其具有粒度分布較窄、形貌分布均一和可控等特點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了利用甘氨酸和二茂鐵為前驅(qū)體，水熱法快速得到二氧化鈦負(fù)載的磁性復(fù)合鏈狀材料。工藝簡(jiǎn)單，整個(gè)制備體系容易構(gòu)建、操作簡(jiǎn)便、條件易控、成本低廉、產(chǎn)物組成易控、產(chǎn)物分布均勻、不易團(tuán)聚、適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

2)、本發(fā)明是采用常規(guī)可溶性鐵鹽作為反應(yīng)物，在制備過(guò)程中不添加其它的輔助物質(zhì)，產(chǎn)生的副產(chǎn)物少，對(duì)環(huán)境污染較小，是一種環(huán)保型合成工藝。

3)、本發(fā)明制備的產(chǎn)物具有光催化活性高、易進(jìn)行分離從而進(jìn)行回收等優(yōu)點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用在污水處理、殺菌消毒等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的粒子自組裝tio2/fe2o3鏈狀復(fù)合粉體的制備方法作出進(jìn)一步的詳述。

圖1是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的fe-sem圖(a、b分別表示低、高倍率)。

圖2是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的fe-sem圖(a、b分別表示低、高倍率)。

圖3是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的fe-sem圖(a、b、c分別表示低、中、高倍率)。

圖4是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的元素分析(eds)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：粒徑為50nm的粒子自組裝fe2o3鏈狀粉體。

(1)首先用乙醇和水把所要用到的儀器清洗一遍，然后用50ml小燒杯通過(guò)電子天平稱取4mmol的二茂鐵，10mmol甘氨酸，用量筒稱取10ml乙醇，5ml水加入到小燒杯中，形成溶液a；放在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌大約1h后，形成溶液b。

(2)將攪拌后混合液轉(zhuǎn)入事先洗好的25ml反應(yīng)釜中；將反應(yīng)釜蓋好放到恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置溫度為180℃，反應(yīng)36h；待反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，將反應(yīng)后生成的粉末用離心機(jī)離心，并分別用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌數(shù)次，再60℃干燥6h得到黃色fe2o3粉末。

圖1是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的fe-sem圖(a、b分別表示低、高倍率)。由圖1a可知所得到的fe2o3粉體形貌均一，呈鏈狀結(jié)構(gòu)，由細(xì)小的顆粒組裝而成，平均粒度為50nm，且結(jié)晶性好；由高倍的fe-sem圖1b可知得到的顆粒表面光滑，呈小棒狀結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2：粒徑為200nm的粒子自組裝fe2o3鏈狀粉體。

(1)首先用乙醇和水把所要用到的儀器清洗一遍，然后用50ml小燒杯通過(guò)電子天平稱取4mmol的二茂鐵，10mmol甘氨酸，用量筒稱取12ml乙醇，3ml水加入到小燒杯中，形成溶液a；放在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌大約1h后，形成溶液b。

(2)將攪拌后混合液轉(zhuǎn)入事先洗好的25ml反應(yīng)釜中；將反應(yīng)釜蓋好放到恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置溫度為180℃，反應(yīng)36h；待反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，將反應(yīng)后生成的粉末用離心機(jī)離心，并分別用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌數(shù)次，再60℃干燥6h得到黃色fe2o3粉末。

圖2是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的fe-sem圖(a、b分別表示低、高倍率)。由圖2a可知所得到的fe2o3粉體形貌不太均一，顆粒分散性不好，有大有小，但顆粒呈小球狀平均粒度為200nm，且結(jié)晶性好；由高倍的fe-sem圖2b可知得到的大部分顆粒呈規(guī)則的球狀，且大部分顆粒表面粗糙，由更細(xì)小的納米顆粒組裝而成。

實(shí)施例3：粒徑為50nm的粒子自組裝fe2o3/tio2復(fù)合鏈狀粉體

(1)首先用乙醇和水把所要用到的儀器清洗一遍，通過(guò)電子天平稱取0.224g的鈦酸四丁脂(注意盡量不要遇到水)放入到50ml小燒杯中，然后用量筒稱取10ml乙醇倒入小燒杯中，放入到超聲波清洗器中超聲5min，形成溶液a；然后稱取4mmol二茂鐵，10mmol甘氨酸，5ml水加入其中，形成溶液b；最后把溶液b放在磁力攪拌器進(jìn)行攪拌大概1h形成溶液c。

(2)將超聲后混合液轉(zhuǎn)入事先洗好的25ml反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜蓋好放到恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置溫度為180℃，反應(yīng)36h；待反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，將反應(yīng)后生成的粉末用離心機(jī)離心，并分別用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌數(shù)次，將洗滌后粉末放到恒溫干燥箱中，設(shè)置溫度為40℃，干燥6h得到干燥粉末。

圖3是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的fe-sem圖(a、b、c分別表示低、中、高倍率)。由圖3a可知所得到的fe2o3/tio2復(fù)合粉體形貌均一，顆粒分散性較好，呈鏈狀結(jié)構(gòu)，平均粒徑為50nm，且結(jié)晶性好；由中、高倍率的fe-sem圖可知，fe2o3/tio2復(fù)合粉體的鏈狀結(jié)構(gòu)是由更細(xì)小的納米顆粒組裝而成。圖4是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的元素分析(eds)圖，由圖4可見得到的產(chǎn)物都是顆粒組裝的鏈狀結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)元素分析(eds)可知所得到的鏈狀產(chǎn)物是由fe、ti和o這三種元素構(gòu)成的，cu是來(lái)自于做掃描電鏡的基片。

實(shí)施例4：粒子自組裝fe2o3/tio2復(fù)合鏈狀粉體的制備

(1)首先用乙醇和水把所要用到的儀器清洗一遍，通過(guò)電子天平稱取0.169g的鈦酸四丁脂(注意盡量不要遇到水)放入到50ml小燒杯中，然后用量筒稱取10ml乙醇倒入小燒杯中，放入到超聲波清洗器中超聲5min，形成溶液a；然后稱取3.5mmol二茂鐵，12mmol甘氨酸，6.5ml水加入其中，形成溶液b；最后把溶液b放在磁力攪拌器進(jìn)行攪拌大概1h形成溶液c。

(2)將超聲后混合液轉(zhuǎn)入事先洗好的25ml反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜蓋好放到恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置溫度為200℃，反應(yīng)12h；待反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，將反應(yīng)后生成的粉末用離心機(jī)離心，并分別用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌數(shù)次，將洗滌后粉末放到恒溫干燥箱中，設(shè)置溫度為60℃，干燥4h得到干燥粉末。

實(shí)施例5：粒子自組裝fe2o3/tio2復(fù)合鏈狀粉體的制備

(1)首先用乙醇和水把所要用到的儀器清洗一遍，通過(guò)電子天平稱取0.3424g的鈦酸四丁脂(注意盡量不要遇到水)放入到50ml小燒杯中，然后用量筒稱取10ml乙醇倒入小燒杯中，放入到超聲波清洗器中超聲5min，形成溶液a；然后稱取4.5mmol二茂鐵，8mmol甘氨酸，4ml水加入其中，形成溶液b；最后把溶液b放在磁力攪拌器進(jìn)行攪拌大概1h形成溶液c。

(2)將超聲后混合液轉(zhuǎn)入事先洗好的25ml反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜蓋好放到恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置溫度為160℃，反應(yīng)30h；待反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，將反應(yīng)后生成的粉末用離心機(jī)離心，并分別用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌數(shù)次，將洗滌后粉末放到恒溫干燥箱中，設(shè)置溫度為30℃，干燥10h得到干燥粉末。

以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說(shuō)明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。