一种可磁性回收Fe3O4TiO2复合物光催化剂的制备方法

：本发明属于光催化剂，具体涉及一种可磁性回收fe3o4/tio2复合物光催化剂的制备方法和在光催化伯胺氧化偶联反应的应用.

背景技术

0、
背景技术：

1、有机合成对于社会生产和生活具有重要意义，人们的衣食住行均离不开有机合成产品.亚胺是重要的有机中间体，在医药、生物等领域有广泛应用.然而，传统催化合成方法，通常需要苛刻的反应条件，同时存在原子经济性低、高能耗、高污染等问题.光催化有机合成被认为是一种理想的、绿色的催化合成方法，可以利用太阳能，在温和的条件下，合成相应产物.符合当前可持续发展理念.因此，制备高效的光催化剂用于伯胺氧化偶联反应，具有重要的应用价值.

2、tio2具有良好的抗光腐蚀性和催化活性，而且性能稳定，价廉易得，无毒无害，是目前公认的最佳光催化剂.tio2是一种高活性的光催化剂，能够彻底氧化分解许多难降解的有机污染物，且具有无毒、催化活性高、无二次污染等优点，因此在有机物污水处理方面具有极其重要的应用价值.但是使用纯tio2粉末悬浮体系进行光催化，受其能带结构影响，在可见光下难以催化反应，且不易分离，难于回收重复利用，这些问题都限制了这种催化剂的推广使用.

3、fe3o4是一种磁性材料，具有环境友好，生物相容性好等特点.如果把tio2和fe3o4复合起来，制得磁性复合材料，可以很好地解决tio2光催化剂材料的回收问题，在保持较高的光催化活性的前提下实现了高效回收，并且在可见光范围内显示出较强的响应，回收的催化剂经处理后，可重复循环使用，从而显著降低了二次污染和催化剂的使用成本.同时，fe3o4在催化过程中存在二价铁和三价铁循环，有利于催化反应过程中关键活性物质(超氧自由基)生成，可以进一步提升光催化剂的性能.

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明的目的是fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

2、1、fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下五个步骤：

3、1)将tio2前驱体加入乙酸溶液中，充分搅拌混合.

4、2)将混合物转移至水热釜中，水热反应后，自然冷却至室温，将悬浊液洗涤过滤，得到白色沉淀；

5、3)将白色沉淀干燥后，高温退火，得到tio2；

6、4)将tio2分散于乙醇/水混合物中，室温下超声使其完全分散.将二价铁盐和三价铁盐分别溶解于去离子水中，将铁盐溶液加入前述tio2悬浮液中；

7、5)将混合物加热，并快速加入氨水溶液.持续搅拌至反应结束，将得到悬浊液冷却至室温，洗涤过滤，沉淀干燥后，得到fe3o4/tio2复合物光催化剂.

8、2、进一步地，如1所述fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，在步骤1)中，加入tio2前驱体包括但不限于钛酸四丁酯、钛酸丁酯，前驱体的加入浓度为0.2mol/l～0.5mol/l.乙酸溶液的质量浓度为85％～98％.

9、3、进一步地，如1所述fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，步骤2)中，水热反应温度为130℃～150℃，反应时间为10h～18h.

10、4、进一步地，如1所述fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，步骤3)中，白色沉淀干燥的温度为50℃～70℃，干燥时间为18h～24h；退火温度为300℃～350℃，退火时间为1h～3h.

11、5、进一步地，如1所述fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，步骤4)中，在混合物中，tio2的浓度为0.06mol/l～0.08mol/l，乙醇与水的体积比为1∶1.5～1∶3.

12、6、进一步地，如1所述fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，步骤4)中，二价铁盐在混合物中的浓度为0.0015mol/l～0.0020mol/l，二价铁与三价铁的物质的量之比为1∶2，二价铁盐包括但不仅限于氯化亚铁和硝酸亚铁，三价铁盐包括但不限于氯化铁和硝酸铁.

13、7、进一步地，如1所述fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，所述步骤5)中，混合物的加热温度为70℃～90℃，搅拌时间为20min～40min.氨水的浓度为28％～30％，nh3与二价铁盐的物质的量之比为100∶1～200∶1.

14、8、进一步地，如1所述fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，所述步骤5)中，白色沉淀干燥的温度为70℃～90℃，干燥时间为10h～12h.

15、9、采用权利要求1-8任一项方法制备的可磁性回收fe3o4/tio2复合物光催化剂在伯胺氧化偶联反应的应用.

16、10、根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的伯胺包括但不限于苯甲胺、4-甲氧基苄胺、4-甲基苄胺等.

17、相比现有技术，本发明的技术效果在于：

18、tio2具有良好的抗光腐蚀性和催化活性，而且性能稳定，是一种高活性的光催化剂.但受限于tio2的能带结构，在可见光下难以催化反应，且不易分离，难于回收重复利用，这些问题都限制了这种催化剂的推广使用.fe3o4是一种磁性材料，把tio2与fe3o4复合，制得磁性复合材料，可以解决tio2光催化材料回收的问题.制备了fe3o4/tio2复合光催化剂，其在可见光下有较强响应，且在催化过程中存在二价铁和三价铁循环，有利于催化反应过程中关键活性物质(超氧自由基)生成，可以进一步提升光催化剂的性能.回收的催化剂经处理后，可重复循环使用，从而显著降低了二次污染和催化剂的使用成本，具有开发价值.

技术特征：

1.一种可磁性回收fe3o4/tio2复合物光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下五个步骤：

2.根据权利要求1所述的fe3o4/tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，加入tio2前驱体包括但不限于钛酸四丁酯、钛酸丁酯，前驱体的加入浓度为0.2mol/l～0.5mol/l.乙酸溶液的质量浓度为85％～98％。

3.根据权利要求1所述的复合物光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，水热反应温度为130℃～150℃，反应时间为10h～18h。

4.根据权利要求1所述的复合物光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，白色沉淀干燥的温度为50℃～70℃，干燥时间为18h～24h；退火温度为300℃～350℃，退火时间为1h～3h。

5.根据权利要求1所述的复合物光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，在混合物中，tio2的浓度为0.06mol/l～0.08mol/l，乙醇与水的体积比为1∶1.5～1∶3。

6.根据权利要求1所述的复合物光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，二价铁盐在混合物中的浓度为0.0015mol/l～0.0020mol/l，二价铁与三价铁的物质的量之比为1∶2，二价铁盐包括但不仅限于氯化亚铁和硝酸亚铁，三价铁盐包括但不限于氯化铁和硝酸铁。

7.根据权利要求1所述的复合物光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，混合物的加热温度为70℃～90℃，搅拌时间为20min～40min.氨水的浓度为28％～30％，nh3与二价铁盐的物质的量之比为100∶1～200∶1。

8.根据权利要求1所述的复合物光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，白色沉淀干燥的温度为70℃～90℃，干燥时间为10h～12h。

9.采用权利要求1-8任一项方法制备的可磁性回收fe3o4/tio2复合物光催化剂在伯胺氧化偶联反应的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的伯胺包括但不限于苯甲胺、4-甲氧基苄胺、4-甲基苄胺等。

技术总结
本发明涉及一种可磁性回收Fe3O4/TiO2复合物光催化剂的制备方法，作为一种高效的可见光光催化剂，此催化剂具有良好的活性和稳定性，其制备方法包括如下步骤：(1)通过水热合成法制备TiO2(2)利用沉淀法，在TiO2表面原位生长Fe3O4，得到Fe3O4/TiO2复合物光催化剂.此复合物可以很好地解决TiO2光催化剂材料的回收问题，在保持较高的光催化活性的前提下实现了高效磁性回收，并且在可见光范围内显示出较强的响应，回收的催化剂经处理后，可重复循环使用，从而显著降低了二次污染和催化剂的使用成本.同时，Fe3O4在催化过程中存在二价铁和三价铁循环，有利于催化反应过程中关键活性物质(超氧自由基)生成，可以进一步提升光催化剂的性能。

技术研发人员：李臻,李雪梅,吕树祥
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23