本文關(guān)鍵詞：自組裝磁性及其復(fù)合材料的合成與性能研究

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【摘要】：磁性材料與半導(dǎo)體材料都具優(yōu)秀的應(yīng)用性能。Fe3O4是一種優(yōu)秀的磁性材料,它具有較高的飽和磁化強度,若粒徑小于20 nm還擁有超順磁性,對于科學(xué)研究具有重要的意義。TiO2是一種廉價易得、制備方法多樣的半導(dǎo)體材料,在光催化降解有機染料方面具有良好的性能。本文利用溶劑熱法、輔助水熱法以及LSS(液相-固相-溶液)界面反應(yīng)法分別制備了磁性材料Fe3O4。研究發(fā)現(xiàn),隨著溶劑熱中堿量的增大(1.2 g,2.4 g,3.6 g),磁性納米粒子尺寸增大(分別為99 nm,125 nm,175 nm),飽和磁化強度亦增大(分別為53 emu/g,57 emu/g,65 emu/g)。而輔助水熱法制備的磁性材料飽和磁化強度大于溶劑熱法,達到80 emu/g。將制備的親水/疏水Fe3O4材料分別包覆SiO2進行表面修飾,SiO2層厚度分別為100 nm/10 nm,為之后的復(fù)合材料制備打下基礎(chǔ)。在制備的親水Fe3O4以及Fe3O4@SiO2表面包覆一層銳鈦礦TiO2,制備了核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@TiO2,Fe3O4@Si O2@TiO2。又考慮到中空的蛋黃結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì),利用二氧化硅保護法(SPC)制備了Fe3O4@void TiO2,這種方法不僅能形成穩(wěn)定的蛋黃結(jié)構(gòu),還可以使二氧化鈦結(jié)晶為銳鈦礦同時保持內(nèi)層Fe3O4的穩(wěn)定存在。三種復(fù)合物包覆均勻,TiO2層厚度在30-63 nm,空心層厚度為100 nm,飽和磁化強度分別27,19,14 emu/g,比表面積分別為40.82 m2/g,20.14 m2/g,121.88 m2/g。以這三種復(fù)合材料為研究對象,進行了紫外光下降解10 ppm的羅丹明B(RhB)的性能研究。光照2 h降解率分別達到80.3%,99.6%,99.8%,速率常數(shù)分別0.0139,0.0485,0.0580 min-1,證明了中空結(jié)構(gòu)較強的光催化活性。并利用內(nèi)層磁性材料的分離特性,提高催化劑在反應(yīng)結(jié)束后的分離回收效率。最后以催化速率較快的Fe3O4@SiO2@TiO2為載體,將TiO2摻入N/F元素。比于未摻雜的復(fù)合物,在可見光下降解RhB的效率從40.1%提高到53.3%,成功地將磁性-半導(dǎo)體復(fù)合材料的吸光范圍從紫外區(qū)域延伸至可見光區(qū)域。
【關(guān)鍵詞】：磁性復(fù)合材料 溶劑熱法 半導(dǎo)體材料 蛋黃結(jié)構(gòu) 光催化
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM27;O643.36
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-28
• 1.1 磁性材料7-18
• 1.1.1 磁性材料的分類及應(yīng)用7-8
• 1.1.2 材料的磁性8-10
• 1.1.3 磁性納米材料的制備方法10-15
• 1.1.4 磁性納米材料的應(yīng)用15-18
• 1.2 半導(dǎo)體材料18-22
• 1.2.1 TiO_2納米材料光催化方面的應(yīng)用18-19
• 1.2.2 TiO_2納米材料光催化活性的改進19-22
• 1.3 磁性復(fù)合半導(dǎo)體納米材料22-24
• 1.3.1 磁性/二氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)的制備23-24
• 1.3.2 磁性/二氧化鈦核殼材料應(yīng)用于光催化24
• 1.4 選題的意義與研究內(nèi)容24-25
• 1.4.1 選題的意義24-25
• 1.4.2 研究內(nèi)容25
• 1.5 實驗試劑與設(shè)備25-28
• 第二章 磁性材料Fe_3O_4的制備與表征28-36
• 2.1 溶劑熱法制備磁性納米材料Fe_3O_428-31
• 2.1.1 實驗步驟28
• 2.1.2 測試結(jié)果與分析討論28-31
• 2.2 油酸鈉輔助水熱法制備Fe_3O_431-33
• 2.2.1 實驗步驟31-32
• 2.2.2 實驗結(jié)果與討論32-33
• 2.3 LSS法制備磁性納米材料33-35
• 2.3.1 實驗步驟33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 磁性材料Fe_3O_4的表面修飾36-41
• 3.1 親水Fe_3O_4包覆SiO_236-38
• 3.1.1 實驗步驟36
• 3.1.2 結(jié)果與討論36-38
• 3.2 疏水Fe_3O_4包覆SiO_238-40
• 3.2.1 實驗步驟38
• 3.2.2 結(jié)果與討論38-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第四章 磁性復(fù)合半導(dǎo)體材料的制備和表征41-48
• 4.1 實驗步驟41-42
• 4.1.1 Fe_3O_4@TiO_2的制備41
• 4.1.2 Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2的制備41
• 4.1.3 Fe_3O_4@void TiO_2的制備41-42
• 4.1.4 對照試驗42
• 4.2 實驗結(jié)果與討論42-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 三種結(jié)構(gòu)的Fe_3O_4復(fù)合TiO_2材料的光催化性能測試48-55
• 5.1 紫外光下的光催化性能測試48-52
• 5.1.1 實驗過程48
• 5.1.2 結(jié)果與討論48-52
• 5.2 可見光下的催化性能測試52-53
• 5.2.1 催化劑的制備及光催化活性測試步驟52-53
• 5.3 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-62
• 附錄62

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