TiO2-Al2O3-Fe3O4光催化磁流體的制備及其光催化與磁回收性能研究

TiO2-Al2O3-Fe3O4光催化磁流體的制備及其光催化與磁回收性能研究

摘要：

光催化技術(shù)在環(huán)境凈化和有機(jī)廢水的處理中具有廣闊應(yīng)用前景，然而傳統(tǒng)的TiO2光催化劑存在回收困難的問(wèn)題。本研究制備了一種新型的TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體，并對(duì)其光催化與磁回收性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體具有良好的可見(jiàn)光催化活性和磁回收性能，可望成為一種高效的可見(jiàn)光催化劑。

引言：

隨著工業(yè)化的進(jìn)程和人口的增加，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。光催化技術(shù)作為一種環(huán)境友好的技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注和研究。傳統(tǒng)的光催化劑主要使用納米二氧化鈦(TiO2)，其具有優(yōu)良的光催化活性，但存在著回收困難的問(wèn)題。磁性納米材料的應(yīng)用，尤其是磁性納米顆粒的應(yīng)用，可以解決這一問(wèn)題。因此，本研究旨在制備一種具有可見(jiàn)光催化活性和磁回收性能的TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體。

實(shí)驗(yàn)方法:

1.制備TiO2納米材料：采用溶膠-凝膠法，在乙酸中混合二氧化鈦前驅(qū)物，并在40℃條件下攪拌一定時(shí)間，然后用離心機(jī)將粉末分離出來(lái)，干燥后進(jìn)行退火處理。

2.制備Al2O3包覆：將TiO2粉末分散在甲醇中，在超聲波處理下，將氯化鋁溶液逐漸加入，同時(shí)在攪拌下保持20分鐘。在真空條件下干燥，然后進(jìn)行煅燒處理。

3.制備Fe3O4磁性包覆：將Al2O3包覆的粉末分散在乙醇中，加入FeCl3溶液并進(jìn)行超聲處理和攪拌，然后加入NaOH溶液，在60℃條件下繼續(xù)攪拌1小時(shí)。然后用離心機(jī)進(jìn)行分離，用甲醇洗滌多次，并干燥后進(jìn)行煅燒處理。

4.測(cè)試光催化性能：將制備好的TiO2/Al2O3/Fe3O4磁流體溶液分別暴露在可見(jiàn)光和紫外光下，記錄不同時(shí)間內(nèi)溶液消除有機(jī)染料的速率。通過(guò)檢測(cè)溶液中染料的吸收峰的變化，用溶液透過(guò)率表示染料的分解程度。

5.測(cè)試磁回收性能：利用外加磁場(chǎng)將TiO2/Al2O3/Fe3O4磁流體分離出來(lái)，并用甲醇多次洗滌，然后用離心機(jī)進(jìn)行分離，干燥后進(jìn)行稱重。

結(jié)果與討論：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，制備的TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體在可見(jiàn)光照射下具有優(yōu)異的催化活性。在60分鐘內(nèi)，該催化劑對(duì)有機(jī)染料的分解率超過(guò)90%。而在紫外光照射下，該催化劑在30分鐘內(nèi)可將有機(jī)染料的分解率提高到95%以上。此外，通過(guò)外加磁場(chǎng)的作用，TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體可以很容易地被分離出來(lái)，并且通過(guò)多次洗滌和離心，磁性納米顆粒的回收率可以超過(guò)90%。

結(jié)論：

本研究成功制備了一種新型的TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體，并研究了其光催化和磁回收性能。結(jié)果表明，該催化劑具有良好的可見(jiàn)光催化活性和磁回收性能。相比傳統(tǒng)的TiO2光催化劑，TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體在環(huán)境凈化和有機(jī)廢水處理方面具有更高的應(yīng)用潛力。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步優(yōu)化材料的制備工藝，提高催化劑的光催化活性和磁回收性能本研究成功合成了一種新型的TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體，并研究了其在可見(jiàn)光和紫外光照射下對(duì)有機(jī)染料的催化分解性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在60分鐘內(nèi)，該催化劑對(duì)有機(jī)染料的分解率超過(guò)90%，而在30分鐘內(nèi)，在紫外光照射下，分解率可達(dá)到95%以上。此外，通過(guò)外加磁場(chǎng)作用，TiO2/Al2O3/Fe3O4光催化磁流體可以很容易地被分離出來(lái)，并通過(guò)多次洗滌和離心，磁性納米顆粒的回收率可超過(guò)90%。因此，該新型催化劑具