一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法技术

本发明专利技术属于光催化剂技术领域，具体涉及一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法，包括：步骤一，将六水合三氯化铁和乙酸钠分别溶解到等量的乙二醇中，后将两种溶液混合搅拌均匀，加入10‑30wt％聚丙烯酸溶液继续搅拌6‑12h，置于反应釜中，180～210℃并保持反应4～12h，得到黑色产物四氧化三铁；步骤二，将四氧化三铁分散到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，后加入盐酸多巴胺的水溶液，水浴，充分超声分散，形成混合溶液b；步骤三，将氨水滴加到上述混合溶液b中，继续超声反应2‑5小时，得到Fe3O4@PDA复合微球；步骤四，将上述制备的Fe3O4@PDA复合微球加入到氨水和硝酸银配成银氨溶液，放入摇床中震荡8‑16小时，磁分离，后处理，即得Fe3O4@PDA@Ag复合微球。降解降解甲基橙效果显著，可重复使用。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法
本专利技术属于光催化剂
，具体涉及一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法。
技术介绍
近年来，随着科学技术和工业技术的迅速发展，人们的生活水平有了极大的提高。但是，飞速发展的经济和工业带来的环境污染和资源短缺等问题也日益严重。光催化技术是近年来迅速发展的一种治理环境污染的有效手段。国际纯粹与应用化学联合会是这么定义光催化的：在紫外、可见或者红外光照射作用下，通过光催化剂吸收光并参与反应物的化学变化来引起化学反应速率或者引起化学反应的改变。光催化技术的实质是利用太阳能进行化学催化反应，是一种低成本，高效率的绿色科技。目前，由于TiO2具有无毒、氧化能力强、廉价等优点是主要应用于治理环境的光催化材料。然而，由于TiO2的带隙较宽(约3.2eV)，仅能吸收波长小于380nm的紫外光，而在太阳光中，紫外光只占太阳光的4％左右，可见光却占到45％左右，TiO2本身的性质限制了其作为光催化剂的实际应用。除此之外，考虑到光催化材料存在难以回收、造成资源浪费等缺点，因此，探索高效的、具有可见光响应、能够回收利用的光催化剂是目前光催化领域研究的重点。自然界中有一些复杂的材料，既有光催化活性，本身又具有超顺磁性，如有些钙钛矿和尖晶石等，但是由于自然资源的产量有限，且性能不够稳定。为了使材料具有磁性，研究者将光催化活性材料负载到有磁性的载体上，因而该复合材料既能保持光催化剂的催化活性，又可以使得材料再外加磁场作用下快速磁分离，有效提高了纳米光催化材料的重复使用率，节约了成本。超顺磁的四氧化三铁材料很好的满足了这一要求。贵金属由于具有很强的可见等离子体共振效应，能够增强光催化剂的可见吸收，其中以Ag+拥有d10的电子结构，全满或者全空的电子结构比较有利于提升光催化活性，因此基于贵金属Ag的微纳米材料成为光催化降解有机污染物研究的重要材料。将磁性材料四氧化三铁和光催化剂进行有效复合，使得材料既能光催化性能，又具有快速固液分离和重复利用的优势，避免对环境造成二次污染。而四氧化三铁材料具有很高的表面能，往往容易团聚使颗粒的尺寸增大，影响自身的磁性质。同时由于表面效应的影响，在空气中容易氧化，导致其磁性降低，因此，探索一种高效的、具有可见光响应、能够回收利用的光催化剂是目前光催化领域研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法。需要说明的是，本专利技术中，PDA为聚多巴胺。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将六水合三氯化铁和乙酸钠分别溶解到等量的乙二醇中，后将两种溶液混合搅拌均匀，加入10-30wt％聚丙烯酸溶液继续搅拌6-12h，形成混合溶液a，并将混合溶液a置于反应釜中，180～210℃并保持反应4～12h，得到黑色产物四氧化三铁；步骤二，将四氧化三铁分散到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，后加入盐酸多巴胺的水溶液，水浴，充分超声分散，形成混合溶液b；步骤三，将氨水滴加到上述混合溶液b中，继续超声反应2-5小时，后磁分离并洗涤数次，得到Fe3O4@PDA复合微球；步骤四，将上述制备的Fe3O4@PDA复合微球加入到氨水和硝酸银配成银氨溶液，放入摇床中震荡8-16小时，磁分离，后处理，即得Fe3O4@PDA@Ag复合微球。作为优选，所述步骤一中六水合三氯化铁与乙二醇的摩尔比为1∶300～500，乙酸钠与乙二醇的摩尔比为1∶100～300，混合溶液a中的乙二醇与10-30wt％聚丙烯酸溶液的体积比为40～80∶1。作为优选，所述步骤二中四氧化三铁与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1∶2～3，聚乙烯吡咯烷酮与乙醇的摩尔比为1∶30～150。进一步地，所述步骤二的盐酸多巴胺与水的质量比为1～3，乙醇和水的体积比为1∶3～2。作为优选，所述步骤三中氨水的浓度为3～14.5mol/L。具体地，所述步骤三的滴加采用蠕动泵滴加。作为优选，所述步骤四Fe3O4@PDA复合微球与硝酸银的质量比为1～6，氨水的浓度为0.2～3mol/L。作为优选，所述步骤二的水浴温度为25℃。具体地，所述步骤四的后处理为，用乙醇清洗2～6次，在60-80℃烘箱内干燥处理。本专利技术还包括，一种Fe3O4@PDA@Ag复合微球，其特征在于，由上述任意一项制备方法制备而得。本专利技术产生的有益效果是：(1)本专利技术通过将光催化活性材料负载到有磁性的载体上，制备的光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球既有光催化效果，同时由于引入四氧化三铁磁核，使其能够快速磁分离，有效地提高了纳米光催化材料的重复使用率，节约了成本，同时避免了对环境造成二次污染。(2)本专利技术利用聚多巴胺(PDA)作为修饰剂，在Fe3O4表面形成修饰层，聚多巴胺具有极强的粘附性，能够在Fe3O4基质上自聚成膜，可以提高Fe3O4表面亲水性和生物相容性；同时，聚多巴胺具有一定的还原性，能够实现材料表面的无电金属化，便于Ag颗粒的包覆。(3)本专利技术制备的光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球对降解甲基橙具有很好的降解效果，在有机污水处理方面具有很大的应用价值，且该制备方法使用的原料易得、工艺简单，是极具潜力的纳米光催化材料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。图1是实施例1制备的超顺磁四氧化三铁纳米微球的扫描电子显微镜照片；图2是实施例1制备的超顺磁四氧化三铁微球的透射电子显微镜照片；图3是实施例1制备的Fe3O4@PDA复合微球的扫描电子显微镜照片；图4是实施例1制备的Fe3O4@PDA复合微球的透射电子显微镜照片；图5是实施例1制备的Fe3O4@PDA@Ag复合微球的扫描电子显微镜照片；图6是实施例1制备的Fe3O4@PDA@Ag复合微球的EDS图谱；图7是实施例1制备的Fe3O4@PDA@Ag复合微球的MH图谱；图8是实施例2制备的Fe3O4@PDA@Ag复合微球的扫描电子显微镜照片；图9是实施例3制备的Fe3O4@PDA@Ag复合微球的扫描电子显微镜照片；图10为实施例1-3制得的可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的光催化降解甲基橙催化性能图谱。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的内容进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。居于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将六水合三氯化铁和乙酸钠分别溶解到等量的乙二醇中，后将两种溶液混合搅拌均匀，加入10-30wt％聚丙烯酸溶液继续搅拌6-12h，形成混合溶液a，并将混合溶液a置于反应釜中，180～210℃并保持反应4～12h，得到黑色产物四氧化三铁；步骤二，将四氧化三铁分散到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，后加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将六水合三氯化铁和乙酸钠分别溶解到等量的乙二醇中，后将两种溶液混合搅拌均匀，加入10‑30wt％聚丙烯酸溶液继续搅拌6‑12h，形成混合溶液a，并将混合溶液a置于反应釜中，180～210℃并保持反应4～12h，得到黑色产物四氧化三铁；步骤二，将四氧化三铁分散到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，后加入盐酸多巴胺的水溶液，水浴，充分超声分散，形成混合溶液b；步骤三，将氨水滴加到上述混合溶液b中，继续超声反应2‑5小时，后磁分离并洗涤数次，得到Fe3O4@PDA复合微球；步骤四，将上述制备的Fe3O4@PDA复合微球加入到氨水和硝酸银配成银氨溶液，放入摇床中震荡8‑16小时，磁分离，后处理，即得Fe3O4@PDA@Ag复合微球。

【技术特征摘要】
1.一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将六水合三氯化铁和乙酸钠分别溶解到等量的乙二醇中，后将两种溶液混合搅拌均匀，加入10-30wt％聚丙烯酸溶液继续搅拌6-12h，形成混合溶液a，并将混合溶液a置于反应釜中，180～210℃并保持反应4～12h，得到黑色产物四氧化三铁；步骤二，将四氧化三铁分散到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，后加入盐酸多巴胺的水溶液，水浴，充分超声分散，形成混合溶液b；步骤三，将氨水滴加到上述混合溶液b中，继续超声反应2-5小时，后磁分离并洗涤数次，得到Fe3O4@PDA复合微球；步骤四，将上述制备的Fe3O4@PDA复合微球加入到氨水和硝酸银配成银氨溶液，放入摇床中震荡8-16小时，磁分离，后处理，即得Fe3O4@PDA@Ag复合微球。2.如权利要求1所述的Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法，其特征在于，所述步骤一中六水合三氯化铁与乙二醇的摩尔比为1∶300～500，乙酸钠与乙二醇的摩尔比为1∶100～300，混合溶液a中的乙二醇与10-30wt％聚丙烯酸溶液的体积比为40～80∶1。3.如权利要求1所述的Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：程琳，郑海旺，李小云，吴小平，金立，汪洋，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33