50毫升； 所述催化劑的用量為〇. 25克。
[0129] 在本步驟中，所述偶氮染料選自甲基橙、剛果紅、媒介黑T和酸性大紅中的一種； 所述偶氮染料溶液濃度均為50毫克每升。
[0130] 步驟S320,用封口膜將裝有所述混合溶液B的錐形瓶封口，并在所述封口膜上打 一個(gè)小孔，得到封口的錐形瓶。
[0131] 在本步驟中，所述打一個(gè)小孔的目的是防止水分揮發(fā)，且確?？諝膺M(jìn)入。
[0132] 步驟S330,將所述封口的錐形瓶置于所述太陽(yáng)光下照射，待降解接近完全時(shí)測(cè)定 所述混合溶液B的C0DMn。同時(shí)做空白試驗(yàn)，扣除空白值。
[0133] 在本步驟中，所述降解的條件為常溫常壓，且無需另加化學(xué)試劑。
[0134] 步驟S340,測(cè)定降解前所述偶氮染料溶液的C0DMn。
[0135] 在本步驟中，通過溶液的紫外光譜監(jiān)控降解程度，掃描范圍為190-800納米，當(dāng)紫 外光譜中無明顯吸收峰時(shí)認(rèn)為滿足所述降解接近完全。
[0136] 在本步驟中，所述0?_的測(cè)定采用高錳酸鉀法（GB/T15456-2008)。
[0137] 在本步驟中，催化后所述催化劑通過外部磁場(chǎng)分離，30%H2O2和水的處理，可循環(huán) 使用。
[0138] 圖16-圖19分別是剛果紅、媒介黑T、酸性大紅和甲基橙染料在太陽(yáng)光下降解前后 的紫外光譜圖。
[0139] 表1是太陽(yáng)光照射下偶氮染料的光降解結(jié)果。
[0140] 表 1
[0141]
[0142] 由圖16-圖19和表1中的結(jié)果表明，在太陽(yáng)光照射下所述偶氮染料溶液經(jīng)催化劑 降解后的〇?_均接近零，說明所述偶氮染料均幾乎完全降解。可見，在太陽(yáng)光照射下新型 催化劑對(duì)所述偶氮染料具有優(yōu)異的完全降解能力，能將其完全降解為無毒的無機(jī)物。
[0143] 新型Ti02/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子可能的催化降解機(jī)理：
[0144] 圖20是新型Ti02/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子可能的催化降解機(jī)理示意圖。如 圖20所示，新型110 2/103包覆的磁性納米復(fù)合粒子可能的催化降解機(jī)理如下：光照下TiO2 價(jià)帶（VB)中的電子（e)被激發(fā)至其導(dǎo)帶（CB)，同時(shí)在其導(dǎo)帶中留下空穴（h+)。TiO2導(dǎo)帶 中的電子迀移至WO3導(dǎo)帶，從而將W(VI)還原成W(V)，此時(shí)催化劑表面的O2可與W(V)反應(yīng) 生成W(VI)和*02。生成的*02可進(jìn)一步與H+和電子（e)結(jié)合產(chǎn)生H2O2，并最終生成*0H 自由基。這種電子-空穴的分離可大大提高Ti02/W03復(fù)合材料的催化活性，使得催化劑對(duì) 可見光表現(xiàn)出良好的敏感性。同時(shí)WO3價(jià)帶中產(chǎn)生的空穴可迀移至TiO2價(jià)帶中。所產(chǎn)生的 空穴可與OH反應(yīng)生成?OH自由基。反應(yīng)中產(chǎn)生的所有?OH自由基均可與吸附在催化劑 表面的染料反應(yīng)，生成最終的降解產(chǎn)物。降解反應(yīng)如式（1)-(7)所示。
[0145] Ti02+hv-TiO2Qi+,e) (1)
[0146] W03+hv^WO3 (h+,e) (2)
[0147] 02+e- .O2 (3)
[0148] ?O2+e+2H+-H202 (4)
[0149] H202+e- ? 0H+0H (5)
[0150] 0H+h+-.OH (6)
[0151] ?OH+染料一降解中間產(chǎn)物一C02+H20 (7)
[0152] 本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在 不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不 應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型TiO 2/胃03包覆的磁性納米復(fù)合粒子的制備方法，其特征在于，制備步驟如 下： a) 在Fe3O4粒子表面包裹一層SiO2，得到Fe3O 4OSiO2粒子； b) 在所述Fe3O4OSiO2粒子表面包覆一層TiO 2/W03,得到膠狀混合物； c) 煅燒所述膠狀混合物，得到新型Ti02/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型TiO 2/103包覆的磁性納米復(fù)合粒子的制備方法，其 特征在于， 所述步驟a)所用試劑為四乙氧基硅烷； 所述步驟b)包括如下具體步驟： 取鎢酸銨溶于超純水，加入乙酸調(diào)節(jié)酸性，得到鎢酸銨溶液； 取無水乙醇，加入鈦酸異丙酯和乙酸，進(jìn)行超聲處理，再加入超純水、乙酸、乙醇和所述 Fe3O4OSiO2粒子，進(jìn)行機(jī)械攪拌，加入所述鎢酸銨溶液，室溫下反應(yīng)至形成凝膠狀混合物； 所述步驟c)包括如下具體步驟： 將所述凝膠狀混合物烘干，再進(jìn)行真空干燥，最后于馬弗爐中煅燒，得到新型Ti02/W0 3 包覆的磁性納米復(fù)合粒子。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型TiO 2/103包覆的磁性納米復(fù)合粒子的制備方法，其 特征在于，所述超聲處理的時(shí)間為5分鐘；所述機(jī)械攪拌的時(shí)間為2小時(shí)；所述烘干的時(shí)間 為12小時(shí)，溫度為100攝氏度；所述真空干燥的時(shí)間為24小時(shí)，溫度為80攝氏度；所述煅 燒的時(shí)間為3小時(shí)，溫度為500攝氏度。4. 一種新型TiO 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子，其特征在于，所述新型TiO 2/W03包覆 的磁性納米復(fù)合粒子結(jié)構(gòu)為核殼結(jié)構(gòu)，飽和磁化強(qiáng)度為1. 825高斯，利用30% H2O2和水處 理，循環(huán)使用5次，對(duì)剛果紅染料的降解率均在80%以上。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型Ti02/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子，其特征在于，所 述新型Ti0 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子的內(nèi)核為Fe 304粒子；所述Fe 304粒子表面的SiO2 層厚度平均為6納米；所述Fe3O4OSiO2粒子表面為TiO 2/WOJl。6. -種新型TiO 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子的應(yīng)用，其特征在于，利用所述新型 Ti0 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子光催化降解染料廢水中的偶氮染料。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型TiO 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子的應(yīng)用，其特征 在于，所述光降解的光為模擬可見光或太陽(yáng)光。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型TiO 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子的應(yīng)用，其特征 在于，所述催化劑通過外部磁場(chǎng)分離，利用30%氏0 2和水處理，循環(huán)使用5次，對(duì)剛果紅染 料的降解率均在80%以上。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型TiO 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子的應(yīng)用，其特征 在于，所述催化劑的投加量為5克每升。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型TiO 2/W03包覆的磁性納米復(fù)合粒子的應(yīng)用，其特 征在于，所述降解的條件為常溫常壓；所述偶氮染料選自甲基橙、酸性大紅、剛果紅和媒介 黑T中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型TiO2/WO3包覆的磁性納米復(fù)合粒子及其制備方法，以及所述復(fù)合粒子在光催化降解染料廢水中偶氮染料方面的應(yīng)用，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。按照所述制備方法制備得到的所述復(fù)合粒子為核殼結(jié)構(gòu)，具有超順磁性。將所述復(fù)合粒子作為光催化劑用于降解染料廢水中的四種偶氮染料：剛果紅、媒介黑T、酸性大紅和甲基橙。結(jié)果顯示：所述催化劑在常溫常壓且無需另加化學(xué)試劑的條件下，利用可見光可快速降解偶氮染料，利用太陽(yáng)光可將偶氮染料降解至化學(xué)需氧量接近零。所述催化劑通過30％H2O2和水的處理，可循環(huán)使用，解決了染料廢水中偶氮染料降解和催化劑難以回收利用的難題，具有重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和誘人發(fā)展前景。
【IPC分類】B01J35/02, C02F103/30, B01J21/08, C02F101/38, B82Y40/00, C02F1/30, B01J23/888, B82Y30/00
【公開號(hào)】CN105056926
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510444605
【發(fā)明人】何池洋, 劉華龍, 何莎莎, 張?zhí)鹛?
【申請(qǐng)人】武漢紡織大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日