tio_2@sio_2@fe_3o_4光催化磁流体的制备及其光催化与磁回收性能研究

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1、Ｘ７０３．１公开中图分类号：密级：ＵＤＧ：本校编号：讀Ｗ交遠乂聲硕±学位论文论文题Ｔｉ〇２５）Ｓｉ〇２５）Ｆｅ３〇４光催化磁流体的目；制备及其光催化与磁回收性能研究姐楠．０２１２１３４研究生茲名：岳学号学校指导教师姓名：任学冒职称：教授王学硕壬专业环境工程：申请学位等级：２０１５，０４论义答辩２０１５．０６．０７论文提交日期；日期：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的研究成果，论文，除

2、了文中特别加［＾１标注和致谢之处外中不包含其他人已经发表或撰写过的研。究成果，也不包含获得兰州《通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名麥／签字日期口护年６月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰化巧通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编１＾＞１供查阅和

3、借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：学位论文作者签名；丢破才讀导师签名—签字曰期：＞１＞年月＜６曰签字曰期／＼八作年（月曰硕士学位论文TiO2@SiO2@Fe3O4光催化磁流体的制备及其光催化与磁回收性能研究StudyonPreparationofTiO2@SiO2@Fe3O4PhotocatalyticMagneticFluidandItsPhotocatalyticActivityandMagneticRecover

4、y作者姓名：岳娅楠学科、专业：环境工程学号：0212134指导教师：任学昌完成日期：2015年4月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要纳米TiO2具有极强的化学稳定性、可重复使用、价格低廉等优点，成为了具有广阔应用前景的绿色环境治理材料。TiO2对水中有机污染物质的光催化降解可分为悬浮体系和负载体系。将TiO2负载在软磁性纳米材料的表面，组装成壳@核结构的磁载纳米光催化剂，既保持了悬浮态光催化剂高效率的特点，又可在外加磁场的作用下，达到有效回收和循环使用

5、的目的。然而壳@核结构的磁载纳米光催化剂容易产生诱导光溶解，导致磁核的溶解和光催化活性的下降。因此壳@壳@核结构的磁载光催化剂成为人们的研究热点。壳@壳@核结构的磁载光催化剂的制备来说，目前常见的合成方法均采用煅烧或烘干的方法以使TiO2牢固负载在磁核的表面。这就导致其制备步骤非常繁琐，材料成型率低，制备成本高昂，难于实际应用。另外一方面，壳@壳@核结构的粉末态磁载光催化剂，经烘干研磨后，容易破坏其结构的完整性，导致光催化活性的急剧下降；而不经过研磨直接应用，无论是机械搅拌还是超声震荡，均无法使其有效分散，

6、严重影响了光催化效率。如果在液相条件下原位合成负载良好的壳@壳@核结构的磁载光催化磁流体后直接应用，将减少制备步骤和成本，避免煅烧或烘干带来的壳@壳@核结构的破坏或分散性差的问题。本文首先以硫酸钛为钛源，通过考察其最佳制备条件，利用磁核SiO2@Fe3O4和TiO2表面电位性质的差异，创造二者相互静电吸引的有利条件，利用水热反应法，通过探讨初始液pH、水热反应时间、水热反应温度，液相原位制备出了具有高催化效率及良好磁回收性能的TiO2@SiO2@Fe3O4（TSF）光催化磁流体。再以钛酸四异丙酯为钛源，在液

7、相体系中采用低温水热法包覆SiO2@Fe3O4（SF）颗粒，液相原位制得TiO2@SiO2@Fe3O4（TiSF）光催化磁流体。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外分光光度计(TI-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性能等进行了表征。以苯酚为模拟污染物，以苯酚和COD的降解率判断其光催化活性，以自制的磁回收装置，考察其催化活性寿命。通过研究，得到以下结论：(1)以硫酸钛为钛源时，初始液pH值对TiO2牢固负载在SF的表面具有决定性的影响，在水热

8、反应时间为4h、水热反应温度为180℃时，初始液pH=11是SF和TiO2表面带有相反电荷、通过静电引力牢固结合的最佳条件。初始液pH=11、水热反应时间为4h、水热反应温度为180℃时所制备的TiO2@SiO2@Fe3O4光催化磁流体（记为TSF3）具有良好的光催化活性，对苯酚的降解率为87.21%，对COD的降解率为71.92%。TSF3光催化磁流体具有较好的光催化寿命，在循环使用5次后，对苯酚的降解率仅下降