• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au復(fù)合材料的制備及其催化性能研究

      2022-08-26 09:41:34馬書婷鄭錦麗張寧琪郭少波季曉暉劉智峰
      貴金屬 2022年2期
      關(guān)鍵詞:核殼硝基苯去離子水

      馬書婷,鄭錦麗,張寧琪,郭少波,季曉暉,劉智峰

      Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au復(fù)合材料的制備及其催化性能研究

      馬書婷,鄭錦麗,張寧琪,郭少波*,季曉暉*,劉智峰

      (陜西理工大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,陜西 漢中 723000)

      以磁性Fe3O4為核,在其表面負(fù)載SiO2,并用介孔TiO2(mTiO2)進(jìn)行包覆,用3-氨丙基三甲氧基硅烷對(duì)其改性,將納米金顆粒均勻負(fù)載在介孔TiO2表面,制備出核殼型納米Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au復(fù)合材料。用透射電鏡(TEM)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、X射線光電子能譜分析(XPS)和X射線衍射分析(XRD)等對(duì)樣品進(jìn)行表征,確認(rèn)了核殼結(jié)構(gòu)的存在,尺寸約3 nm的納米金負(fù)載在表面。催化活性測(cè)試結(jié)果表明,該材料對(duì)對(duì)硝基苯酚在25 min內(nèi)降解率達(dá)83%,對(duì)鐵氰酸鉀在30 min內(nèi)降解率達(dá)84%。

      催化化學(xué);納米金;包覆;核殼結(jié)構(gòu);磁性;制備

      納米金為惰性貴金屬,具有催化活性強(qiáng)、生物相容性高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在污水處理、生物成像等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值[1-9]。其催化性能與自身電子結(jié)構(gòu)有關(guān),金元素5d軌道是滿電子,其5d和6s軌道發(fā)生雜化后,軌道電子云密度降低[10],使金具有捕獲釋放電子的特征。納米金吸收可見光后,最外層電子平衡位集體震蕩,電子發(fā)生躍遷,可與介質(zhì)溶液結(jié)合生成過氧化物或超氧化物而具備較高的催化性能[2-3, 6]。納米金催化活性和粒徑有關(guān),粒徑越小,表面能越高,活性位點(diǎn)越多,其催化活性越強(qiáng)[11]。納米金粒徑越小,越易團(tuán)聚,從而限制了其應(yīng)用[12]。

      基于以上問題,研究者們提出了核殼型復(fù)合材料,與單組分納米材料相比,其具備核與殼材料各自的優(yōu)良性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注[13-14]。在諸多核殼結(jié)構(gòu)納米材料中,以納米金為殼層的納米材料備受關(guān)注。將納米金同其他原子相(載體)結(jié)合制成核殼結(jié)構(gòu)來解決團(tuán)聚難題,因此,載體材料是影響納米金催化劑性能的重要因素之一[14]。施海寧等[15]以SiO2納米顆粒為載體,將其表面修飾,合成介孔SiO2,通過靜電吸附將納米金負(fù)載在介孔SiO2微球表面應(yīng)用于藥物載體,介孔SiO2可增加吸附位點(diǎn),且SiO2對(duì)生物無副作用,但其材料難回收。Zhu等[10]合成了多功能(Fe3O4@Au)復(fù)合納米顆粒,利用Fe3O4的磁性作為顯影劑進(jìn)行核磁共振成像,實(shí)現(xiàn)多功能成像應(yīng)用于檢測(cè);另外,F(xiàn)e3O4的磁性也方便分離回收,但Fe3O4不耐酸腐蝕,與金有效結(jié)合率低。彭紅霞等[16]合成了Fe3O4@SiO2@mTiO2復(fù)合材料,其尺寸在60~70 nm,具有良好的磁性,且孔狀TiO2具備較高的負(fù)載位點(diǎn)[17-23]。用SiO2易修飾的優(yōu)點(diǎn),將介孔TiO2(mTiO2)負(fù)載在SiO2表面,可提高生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性[24-25],但并未對(duì)重金屬的負(fù)載和催化做進(jìn)一步研究。

      本研究嘗試將納米金負(fù)載在Fe3O4@SiO2@ mTiO2表面,制備高效核殼型催化材料。以Fe3O4為核,用SiO2對(duì)Fe3O4進(jìn)行封層修飾,將介孔TiO2負(fù)載在Fe3O4@SiO2表面合成介孔復(fù)合材料,以氯金酸作前驅(qū)體制備納米金顆粒,將納米金負(fù)載在介孔TiO2上,合成具有磁性核殼型納米Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au復(fù)合材料。以有機(jī)染料對(duì)硝基苯酚、無機(jī)染料鐵氰酸鉀為模型污染物探究其催化活性,并探討其催化機(jī)理。

      1 實(shí)驗(yàn)

      1.1 試劑與器材

      聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-馬來酸)鈉鹽、正硅酸乙酯、乙二醇、FeCl3·6H2O、醋酸鈉(NaAc)、無水乙醇、氨水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%)、乙腈、鈦酸四丁酯、3-氨丙基三甲氧基硅烷、異丙醇、檸檬酸鈉、單寧酸、K2CO3、硼氫化鈉、對(duì)硝基苯酚、鐵氰酸鉀、無水乙酸鈉等均為市售分析純,氯金酸(純度≥99.9%,購(gòu)自江蘇金沃新材料有限公司),實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。制備使用的主要器材有三頻數(shù)控超聲波清洗器、磁力攪拌器、磁鐵等。

      1.2 Fe3O4@SiO2@TiO2-Au核殼催化劑的制備

      1.2.1 溶劑熱法制備Fe3O4微米球

      將2 g馬來酸超聲均勻分散在80 mL乙二醇中,加入2.16 g FeCl3·6H2O并攪拌形成透明的黃色溶液。將6.0 g醋酸鈉加入上述溶液中,超聲分散、混勻。最后將混合溶液移入80 mL的高壓釜中,200℃保溫10 h后自然冷卻至室溫。用磁鐵進(jìn)行磁吸分離得黑色粉體產(chǎn)物,用乙醇和去離子水反復(fù)清洗,65℃干燥5 h,獲得Fe3O4微米球。

      1.2.2 制備Fe3O4@SiO2微米球

      將0.15 g Fe3O4微米球加入由15 mL去離子水、45 mL無水乙醇以及0.6 mL氨水混合組成的溶液中,超聲分散0.5 h。將0.45 mL正硅酸乙酯逐滴加入以上的混合溶液中。在室溫下機(jī)械攪拌2 h后,磁吸分離后將粉體用乙醇和去離子水反復(fù)清洗,65℃干燥5 h,獲得Fe3O4@SiO2微米球。

      1.2.3 制備Fe3O4@SiO2@TiO2

      將0.10 g Fe3O4@SiO2微米球均勻分散在由120 mL無水乙醇、0.7 mL氨水以及45 mL乙腈混合組成的溶液中。在83℃劇烈攪拌條件下[27-28],將含有0.42 mL鈦酸四丁酯和10 mL無水乙醇的混合溶液逐滴加入。反應(yīng)1 h后,加入0.7 mL 3-氨丙基三甲基硅烷,攪拌1 h。冷卻,磁吸分離后將粉體用乙醇和去離子水反復(fù)清洗,65℃干燥5 h后,獲得Fe3O4@SiO2@TiO2。

      1.2.4 水熱制備Fe3O4@SiO2@mTiO2

      將0.07 g Fe3O4@SiO2@TiO2均勻分散在由40 mL無水乙醇、0.5 mL氨水及20 mL去離子水組成的混合溶液中。將混合溶液移入80 mL高壓釜中,160℃保溫10 h,自然冷卻至室溫。磁吸分離后用乙醇和去離子水反復(fù)清洗獲得的粉體,65℃干燥5 h。稱取獲得的粉體0.1 g,加入75 mL異丙醇、1 mL去離子水及1 mL氨水組成的混合溶液中,超聲分散15 min后,加入0.25 mL 3-氨丙基三甲基硅烷,82℃回流12 h后,磁吸分離后將產(chǎn)物使用乙醇和去離子水反復(fù)清洗,獲得Fe3O4@SiO2@mTiO2。

      1.2.5 制備金溶膠

      將0.1 mL單寧酸溶液(2.5 mmol/L)、1 mL K2CO3溶液(150 mmol/L)和1 mL氯金酸溶液(25 mmol/L)溶于150 mL檸檬酸鈉溶液(2.2 mmol/L)中,70℃攪拌5 min,得到淺桃紅色金溶膠。

      1.2.6 制備Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑

      每50 g Fe3O4@SiO2@TiO2的粉體加入10 mL去離子水均勻分散開后,加入20 mL 金溶膠,超聲分散15 min,靜置15 min,磁吸分離,重復(fù)3次。用乙醇清洗后65℃干燥5 h,獲得Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑。

      1.3 樣品表征

      透射電子顯微鏡(TEM,日本日立公司JEM-2100F型)對(duì)粉末狀樣品進(jìn)行形貌觀察與分析;紫外可見分光光度計(jì)(UV-Vis,上海元析儀器有限公司UV-6100S型)測(cè)試樣品紫外可見吸收峰;X射線粉末衍射儀(XRD,德國(guó)Bruker-AXS D2PHASER型)對(duì)晶型結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè);振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM,美國(guó)KJS公司HG-500型)對(duì)樣品進(jìn)行磁性測(cè)試;X射線光電子能譜分析儀(XPS,高德英特(北京)科技有限公司PHI Quantera II型)分析樣品表面存在的元素和價(jià)態(tài)。

      1.4 催化性能測(cè)試

      分別配制0.25 mmol/L對(duì)硝基苯酚溶液、0.1 mol/L鐵氰酸鉀溶液、1 mol/L硫代硫酸鈉溶液,0.02 mol/L NaBH4溶液以及25 mg/mL Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑溶液于容量瓶中。用紫外可見分光光度計(jì)分別測(cè)定對(duì)硝基苯酚和鐵氰酸鉀的吸光度,研究催化劑的催化活性。

      1.4.1 對(duì)硝基苯酚的催化降解

      取1 mL對(duì)硝基苯酚溶液(0.25 mmol/L)、2 mL NaBH4溶液(0.02 mol/L)和0.2 mL Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑溶液(25 mg/mL)均勻混合,反應(yīng)2 min后用紫外分光光度計(jì)測(cè)試其吸收光譜(以不加Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑的溶液作為空白),此后每隔5 min測(cè)一次吸收光譜。

      1.4.2 鐵氰酸鉀的催化降解

      取2 mL去離子水、0.5 mL硫代硫酸鈉溶液(1 mol/L)、0.08 mL鐵氰酸鉀(0.1 mol/L)、0.2 mL Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑溶液(25 mg/mL)均勻混合,反應(yīng)2 min后用紫外分光光度計(jì)測(cè)試其吸收光譜(以不加Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑的溶液作為空白),此后每隔10 min測(cè)一次吸收光譜。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 TEM形貌分析

      利用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)所制備的Fe3O4、Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2@TiO2、Fe3O4@SiO2@mTiO2以及Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au系列樣品進(jìn)行微觀形貌結(jié)構(gòu)表征,如圖1所示。

      (a). Fe3O4; (b). Fe3O4@SiO2; (c). Fe3O4@SiO2@TiO2; (d). Fe3O4@SiO2@mTiO2; (e/f). Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au

      從圖1可以較全面地看出材料制備的完整過程。由圖1(a)可見,F(xiàn)e3O4顆粒為球形結(jié)構(gòu),粒徑分布均勻,粒子表面粗糙,具有較好的單分散性,粒徑約為120 nm。由圖1(b)可以看出,單分散性的Fe3O4@SiO2復(fù)合顆粒仍為球形結(jié)構(gòu),粒子表面較光滑,復(fù)合顆粒的尺寸約為140 nm,殼層厚約10 nm;與包覆前的Fe3O4相比較,包覆后的顆粒尺寸明顯增大,表明成功合成了Fe3O4@SiO2復(fù)合顆粒。圖1(c)中,TiO2包覆在Fe3O4@SiO2外層,有明顯的層狀結(jié)構(gòu),表面光滑,粒徑約160 nm,TiO2厚度約10 nm。由圖1(d)可見,F(xiàn)e3O4@SiO2@TiO2經(jīng)水熱處理后,得到了介孔復(fù)合材料Fe3O4@SiO2@mTiO2,其核殼型結(jié)構(gòu)比前者更清晰,粒徑縮小至155 nm。且均具有良好的單分散性。從圖1(e/f)可以看出,F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2-Au的粒徑約為160 nm,其金粒徑約為3 nm,且納米金均勻負(fù)載在微球表面,無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象,具有良好的單分散性。通過TEM分析可知,F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2-Au呈核殼結(jié)構(gòu),單分散性良好,負(fù)載的金的粒徑較小。

      2.2 UV-Vis分析

      圖2為系列樣品的UV-Vis圖譜。從圖2可知,F(xiàn)e3O4、Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2@mTiO2在可見光區(qū)域未出現(xiàn)特征吸收峰,而Fe3O4@SiO2@ mTiO2-Au在540 nm附近出現(xiàn)吸收峰,呈現(xiàn)峰型寬展,這是由于金發(fā)生等電子共振,電子轉(zhuǎn)移出現(xiàn)紅移[26]。這與TEM分析結(jié)果一致,進(jìn)一步說明金納米粒子成功吸附在Fe3O4@SiO2@mTiO2表面。

      圖2 系列樣品的紫外-可見吸收光譜

      2.3 飽和磁化強(qiáng)度分析

      圖3為系列樣品的VSM曲線,可以看出,所有樣品均表現(xiàn)出超順磁性。根據(jù)圖3得到Fe3O4、Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2@TiO2、Fe3O4@SiO2@mTiO2和Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au的飽和磁化強(qiáng)度(MS)值分別為64.1、57.6、46.3、51.0和44.5 emu/g,證明Fe3O4具有強(qiáng)磁性。后續(xù)制備的核殼樣品Fe3O4@ SiO2、Fe3O4@SiO2@mTiO2和Fe3O4@SiO2@ mTiO2- Au的MS值均比Fe3O4有所降低,歸因于SiO2、TiO2、單質(zhì)金均不具備磁性,包裹層的加厚削減了Fe3O4的磁性,導(dǎo)致磁飽和強(qiáng)度有所下降;從圖3看出,F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2比Fe3O4@SiO2@TiO2表現(xiàn)出的更高磁性,是由于介孔材料的孔洞結(jié)構(gòu),在一定程度上降低了包覆在Fe3O4表面材料的厚度,將Fe3O4核暴露出來。但仍具有很強(qiáng)的磁飽和強(qiáng)度。

      圖3 系列樣品的磁化曲線

      2.4 表面元素組成及價(jià)態(tài)分析

      為了研究樣品表面元素組成及價(jià)態(tài),對(duì)Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au樣品進(jìn)行XPS分析,結(jié)果如圖4所示。XPS圖譜顯示催化劑表面存在Ti、Si、O和Au元素。由圖4(a)知,F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2-Au中出現(xiàn)Fe、O、N、C、Si和Au的特征峰[26-27]。Fe(2p)的峰為723.5 eV (2p1/2)、709.9 eV(2p3/2),O(1s)的結(jié)合能為530.05 eV,N(1s)結(jié)合能為400.55 eV,C(1s)結(jié)合能為284.34 eV,Si(2p)的峰值為101.05 eV,Au(4f)的峰分別為86.05 eV (4f7/2)和83.14eV (4f5/2)。圖4(b、c)為鐵的Fe(2p)圖,由圖可知,結(jié)合能在723.5 eV、709.9 eV處存在兩個(gè)峰,分別對(duì)應(yīng)Fe3+的2p1/2和2p3/2,證實(shí)了Fe3O4的存在。類似地,圖4(f)為Si的2p圖,在101.05 eV處存在一個(gè)特征吸收峰,證實(shí)了Si4+離子的存在[24]。圖4(c)中O(1s)的結(jié)合能為530.05 eV,對(duì)應(yīng)TiO2晶格中的Ti-O基團(tuán)[27]。圖4(g)為金的4f區(qū)的光譜圖,其在86.05 eV和83.14 eV處有兩個(gè)峰,分別歸屬于Au4f7/2和Au4f5/2,證實(shí)了金以零價(jià)態(tài)形式存在,復(fù)合材料Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au中金為單質(zhì)[6-7]。

      在XPS光譜中發(fā)現(xiàn)負(fù)載了金納米之后,TiO2的Ti(Ⅳ)峰分別發(fā)生了正移。由于Au的費(fèi)米能級(jí)(?5.5 eV)比TiO2的費(fèi)米能級(jí)(?4.4 eV)低,Ti(Ⅳ)結(jié)合能的正移可歸因于TiO2-Au的表面電子從TiO2向Au轉(zhuǎn)移[22, 26]。這使TiO2表面帶正電,因此,TiO2-Au納米復(fù)合材料中的Ti(2p)具有更高的結(jié)合能,而金的光電子峰即Au4f7/2和Au4f5/2也發(fā)生了負(fù)移,表明TiO2-Au納米復(fù)合材料中的金納米的捕獲電子特征[26]。

      Fig.4 XPS map of Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au

      2.5 XRD分析

      圖5為系列樣品的XRD圖譜。由圖5譜線(a)可見,F(xiàn)e3O4在30.1°、35.5°、43.4°、57.2°和62.6°的2衍射峰,與尖晶石型Fe3O4(PDF65-3107)標(biāo)準(zhǔn)譜非常吻合[27-28],未出現(xiàn)雜峰,表明所制備的樣品為尖晶石型Fe3O4。從圖5譜線(b)和(c)還可以看到相同位置處的Fe3O4的特征衍射峰,未出現(xiàn)明顯雜峰,表明沉積在Fe3O4納米顆粒表面上的SiO2和TiO2在合成過程中核與殼之間未發(fā)生摻雜[27-28]。如圖5譜線(d)所示,納米金特征峰不明顯,這是由于負(fù)載到載體上的金顆粒較小,負(fù)載量較少,且在載體表面處于高度分散狀態(tài),使得納米金的衍射峰寬展[6-7, 29],未檢測(cè)到其特征衍射峰。結(jié)合前文XPS和TEM分析結(jié)果,說明在載體顆粒表面,金以零價(jià)形態(tài)(Au0)形式存在,制備的納米金顆粒具有非常高的純度,且僅發(fā)生了吸附而未發(fā)生任何金氧化或者摻入雜質(zhì)[6-7]。

      圖5 樣品的XRD圖譜

      2.6 催化染料降解活性測(cè)試

      以有機(jī)染料對(duì)硝基苯酚和無機(jī)染料鐵氰酸鉀為目標(biāo)污染物,測(cè)試了Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au樣品的催化降解活性,如圖6、圖7所示。

      (a). 無催化劑(Without catalyst);(b). Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化(Catalyzed by Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au)

      (a). 無催化劑(Without catalyst);(b). Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化(Catalyzed by Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au)

      圖6(a)是不添加催化劑時(shí)對(duì)硝基苯酚的降解,圖6(b)為加入Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑后對(duì)硝基苯酚的降解譜圖。對(duì)比圖6(a)和圖7(a)可以看出:在20 min內(nèi)2種染料均不發(fā)生降解,可排除它們分別被硼氫化鈉和硫代硫酸鈉的加氫還原催化降解的可能。相同條件下,加入Fe3O4@SiO2@mTiO2- Au后,圖6(b)可見到對(duì)硝基苯酚在25 min內(nèi)催化效率達(dá)83%,圖7(b)中鐵氰酸鉀在30 min內(nèi)降解率達(dá)84%左右。

      可能的催化機(jī)制[11]為:BH4-和對(duì)硝基苯酚吸附在納米金周圍,BH4-中的H-和納米金結(jié)合形成過渡態(tài)Au-H,Au-H可和對(duì)硝基苯酚中的N=O加氫還原為對(duì)氨基苯酚釋放出金。在K3[Fe(CN)6]- Na2S2O3體系中加入Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑后,30 min內(nèi)降解84%,生成產(chǎn)物為連四硫酸鈉和亞鐵氰化鉀,反應(yīng)過程為[11]:

      2S2O32-+2[Fe(CN)6]3-→ S4O62-+2[Fe(CN)6]4-(1)

      金作為電子轉(zhuǎn)移路徑,其粒徑較小[30],比表面積大,活性位點(diǎn)越多,催化性能越高。因此,F(xiàn)e3O4@SiO2@mTiO2-Au催化劑不僅對(duì)有機(jī)染料起到良好的降解效果,而且對(duì)無機(jī)染料也表現(xiàn)出明顯的催化性能。

      3 結(jié)論

      1) 采用逐層沉積法,以Fe3O4為核,在其表面依次包覆SiO2、TiO2,隨后利用水熱法將其表面修飾成介孔,以此吸附大量納米金粒子。

      2) TEM、UV-Vis、VSM、XPS、XRD表征結(jié)果證實(shí)成功合成核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@SiO2@mTiO2- Au催化劑。其內(nèi)核為直徑約120 nm的球形Fe3O4顆粒,SiO2殼層厚度約10 nm,水熱處理后,形成了厚度約10 nm的介孔TiO2(mTiO2)層,粒徑約3 nm納米金顆粒均勻分散在微球表面,得到的Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au微球粒徑約為160 nm。

      3) 以對(duì)硝基苯酚和鐵氰酸鉀為目標(biāo)污染物,測(cè)試催化劑的催化活性。結(jié)果表明,25 min內(nèi),對(duì)硝基苯酚降解率達(dá)83%,30 min內(nèi),鐵氰酸鉀降解率達(dá)84%。其催化時(shí)間短,降解效率高,在染料污染物催化降解方面有應(yīng)用前景。

      [1] ZHOU T, WU B Y, XIN D. Bio-modified Fe3O4core /Au shell nanoparticles for targeting and multimodal imaging of cancer cells[J]. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(2): 470-477.

      [2] ZHANG N, LIU S, XU Y J. Recent progress on metal core @semiconductor shell nanocomposites as a promising type of photo catalyst[J]. Nanoscale, 2012, 4(7): 2227- 2238.

      [3] LIN N, ZHANG W X, KOSHEL B M, et al. Spatially modulated two-photon luminescence from Si-Au core- shell nanowires[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115(8): 3198-3202.

      [4] 郭小華, 馬建琪, 葛紅光. 核殼結(jié)構(gòu)納米ZnO@Au的制備、表征和光催化性能研究[J]. 人工晶體學(xué)報(bào), 2014, 43(4): 967-971.

      GUO X H, MA J Q, GE H G. Preparation, characterization and photocatalytic performance of core-shell structured nano-ZnO@Au[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2014, 43(4): 967-971.

      [5] TAN H, YAO C J, ZHAN T, et al. Selective oxidation of glycerol to dihydroxyaceto- ne over N-doped porous carbon stabilized CuO supported Au catalysts[J]. Molecular Catalysis, 2020, 498: 111243.

      [6] 王曉莉, 包雙成. 金催化劑催化乙二醛制乙醛酸反應(yīng)條件的研究[J]. 廣州化工, 2020, 48(20): 55-58.

      WANG X L, BAO S C. Study on the reaction conditions of gold catalyst catalyzed by glyoxal to glyoxylic acid[J]. Guangzhou Chemical Industry, 2020, 48(20): 55-58.

      [7] 劉偉, 錢婧怡, 曹新宇, 等. 貴金屬/釩酸鉍復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 化工新型材料, 2020, 48(10): 25-29.

      LIU W, QIAN J Y, CAO X Y, et al. Research progress of precious metal/bismuth vanadate composite materials[J]. New Chemical Materials, 2020, 48(10): 25-29.

      [8] 柯義虎, 李景云, 劉春玲, 等. Zn(Al)O復(fù)合氧化物負(fù)載Au催化劑催化氧化甘油制備1, 3-二羥基丙酮[J]. 化工進(jìn)展, 2021, 40(5): 1-20.

      KE Y H, LI J Y, LIU C L, et al. Zn(Al)O composite oxide supported Au catalyst catalyzed the oxidation of glycerol to 1,3-dihydroxyacetone[J]. Chemical Industry Progress, 2021, 40(5): 1-20.

      [9] YU J W, MA Y N, YANG C X. SERS-active composite based on rGO and Au/Ag core-shell nanorods for analyt- ical applications[J]. Sensors and Actuators B-Chemical, 2018, 254: 182-188.

      [10] ZHU H Y, CHEN X, ZHENG Z F, et al. Mechanism of supported gold nanoparticles as photocatalysts under ultraviolet and visible light irradiation[J]. Chemical Com- munications, 2009, 48: 7524-7526.

      [11] 梁艷莉, 馬劍琪, 郭少波. 核殼型磁性納米復(fù)合材料CoFe2O4@PDA@Pt的制備及催化性能[J]. 復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2021, 38(5): 1551-1557.

      LIANG Y L, MA J Q, GUO S B. Preparation and catalytic performance of core-shell magnetic nanocomposite CoFe2O4@PDA@Pt[J]. Journal of Composite Materials, 2021, 38(5): 1551-1557.

      [12] 郭少波, 梁艷莉, 季曉暉, 等. 納米核殼型Ag@Fe3O4復(fù)合材料的制備、催化及抑菌性能[J]. 復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2021, 38(3): 816-823.

      GUO S B, LIANG Y L, JI X H, et al. Preparation, catalysis and antibacterial properties of nano-core-shell Ag@Fe3O4composites[J]. Journal of Composite Materials, 2021, 38(3): 816-823.

      [13] 吳睿, 張強(qiáng), 劉存芳. 納米金的應(yīng)用[J]. 貴金屬, 2017, 38(1): 139-148.

      WU R, ZHANG Q, LIU C F. Application of nano gold[J]. Precious Metals, 2017, 38(1): 139-148.

      [14] 吳睿, 張強(qiáng), 郝亮. 金核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合納米顆粒在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J]. 貴金屬, 2018, 39(2): 69-75.

      WU R, ZHANG Q, HAO L. Application of gold core-shell structured composite nanoparticles in biomedicine[J]. Precious Metals, 2018, 39(2): 69-75.

      [15] 施海寧, 趙振宇, 杜永鵬, 等. Au-SiO2微球復(fù)合粒子的自組裝制備及表征[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2019, 35(6): 745-749.

      SHI H N, ZHAO Z Y, DU Y P, et al. Self-assembly preparation and characterization of Au-SiO2microsphere composite particles[J]. Journal of Harbin University of Commerce (Natural Science Edition), 2019, 35(6): 745-749.

      [16] 彭紅霞, 胡傳躍, 吳騰宴, 等. Fe3O4@SiO2@mTiO2介孔多功能納米復(fù)合顆粒的制備及載藥能力[J]. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 32(7): 1154-1160.

      PENG H X, HU C Y, WU T Y, et al. Preparation and drug loading capacity of Fe3O4@SiO2@mTiO2mesoporous multifunctional nanocomposite particles[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2016, 32(7): 1154-1160.

      [17] 辛鐵軍, 張和鵬, 馬明亮, 等. Fe3O4@TiO2核殼磁性納米材料的制備及表征[J]. 功能材料, 2014, 45(1): 72-77.

      XIN T J, ZHANG H P, MA M L, et al. Preparation and characterization of Fe3O4@TiO2core-shell magnetic nano- materials[J]. Functional Materials, 2014, 45(1): 72-77.

      [18] ZHANG Z, WANG P. Optimization of photoelectro- chemical water splitting performance on hierarchical TiO2nanotube arrays[J]. Energy & Environmental Science, 2012, 5(4): 6506-6512.

      [19] XIANG Q, YU J, JARONIEC M. Synergetic effect of MoS2and graphene as cocatalysts for enhanced photo- catalytic H2production activity of TiO2nanoparticles[J]. Journal of the Americal Chemical Society, 2012, 134(15): 6575-6578.

      [20] BASAHEL S N, LEE K, HAHN R, et al. Self-decoration of Pt metal particles on TiO2nanotubes used for highly efficient photocatalytic H2production[J]. Chemical Communications, 2014, 50(46): 6123-6125.

      [21] YE M, GONG J, LAI Y, et al. High-efficiency photo- electrocatalytic hydrogen generation enabled by palladium quantum dots-sensitized TiO2nanotube arrays[J]. JACS, 2012, 134(38): 15720-15723.

      [22] TANAKA A, FUKU K, NISHI T, et al. Functionalization of Au/TiO2plasmonic photocatalysts with Pd by formation of a core-shell structure for effective dechlorination of chlorobenzene under irradiation of visible light[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2013, 117(33): 16983-16989.

      [23] XU Z, YU J, LIU G. Enhancement of ethanol electro- oxidation on plasmonic Au/TiO2nanotube arrays[J]. Elec- trochemistry Communications, 2011, 13(11): 1260-1263.

      [24] 付叢志, 劉喜軍, 王宇威. Fe3O4@SiO2@TiO2-Co/rGO磁性光催化劑的合成及其光催化活性研究[J]. 分子催化, 2019, 33(4): 331-339.

      FU C Z, LIU X J, WANG Y W. Synthesis and photo- catalytic activity of Fe3O4@SiO2@TiO2-Co/rGO magnetic photocatalyst[J]. Molecular Catalysis, 2019, 33(4): 331- 339.

      [25] 朱維耀, 張維俊, 蔡強(qiáng), 等. 可控粒徑mTiO2/mSiO2及其中空結(jié)構(gòu)mSiO2微球制備[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2016, 30(4): 1-5.

      ZHU W Y, ZHANG W J, CAI Q, et al. Preparation of mTiO2/mSiO2with controllable particle size and mSiO2microspheres with hollow structure[J]. Materials Review, 2016, 30 (4): 1-5.

      [26] 陸燕華, 吳千, 周家輝, 等. TiO2-Au納米復(fù)合材料的制備及其在SERS中的應(yīng)用[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2020, 40(S1): 165-166.

      LU Y H, WU Q, ZHOU J H, et al. Preparation of TiO2-Au nanocomposite and its application in SERS[J]. Spectro- scopy and Spectral Analysis, 2020, 40(S1): 165-166.

      [27] 鄭錦麗, 葛紅光, 馬書婷, 等. 核殼型磁性納米復(fù)合材料Fe3O4@SiO2@mTiO2@Pt的制備及催化性能[J]. 功能材料, 2022, 1(53): 1064-1076.

      ZHENG J L, GE H G, MA S T, et al. preparation and catalytic properties of core-shell magnetic nanocomposites Fe3O4@SiO2@mTiO2@Pt[J]. Journal of Functional Materials, 2022, 1(53): 1064-1076.

      [28] 何偉, 何玉明. 多孔TiO2負(fù)載Pt的制備及室溫下催化降解甲醛的研究[J]. 人工晶體學(xué)報(bào), 2019, 48(11): 2146-2151.

      HE W, HE Y M. Preparation of porous TiO2supported Pt and study on catalytic degradation of formaldehyde at room temperature[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2019, 48(11): 2146-2151.

      [29] YU X H, TIAN X X, WANG S G, et al. Adsorption of Ni, Pd, Pt, Cu, Ag and Au on the Fe3O4(111) surface[J]. Surface Science, 2014, 628: 141-147.

      [30] 沈啟慧, 朱自豪, 高漢良, 等. Fe3O4@TiO2@SiO2@Ag光催化劑的制備及其光催化活性研究[J]. 化學(xué)試劑, 2021, 43(4): 405-411.

      SHEN Q H, ZHU ZH, GAO H L, et al. Preparation of Fe3O4@TiO2@SiO2@Ag photocatalyst and its photo- catalytic activity[J]. Chemical Reagents, 2021, 43(4): 405-411.

      Preparation and catalytic performance of Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au composites

      MA Shu-ting, ZHENG Jin-li, ZHANG Ning-qi, GUO Shao-bo*, JI Xiao-hui*, LIU Zhi-feng

      (School of Chemistry and Environmental Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, Shaanxi, China)

      The core-shell nano-Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au composites were prepared by loading SiO2on the surface of magnetic Fe3O4as the core and coating it with mesoporous TiO2(mTiO2), which was modified with 3-aminopropyl trimethoxysilane to uniformly load gold nanoparticles on the surface of mesoporous TiO2. The samples were characterized by transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometer (VSM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD). The existence of core-shell structure was confirmed, and gold nanoparticles with a size of about 3 nm were loaded on the surface. The catalytic activity test results showed that the degradation rates of p-nitrophenol and potassium ferricyanate were 83% within 25 min and 84% within 30 min, respectively.

      catalytic chemistry; nano gold; coating; core-shell structure; magnetic; preparation

      O643.36

      A

      1004-0676(2022)02-0001-08

      2021-09-30

      陜西省科技廳項(xiàng)目(2020j-602);陜西理工大學(xué)人才啟動(dòng)項(xiàng)目(SLGRCQD2027)

      馬書婷,碩士研究生。研究方向:納米復(fù)合材料及光催化。E-mail:2607080647@qq.com

      通信作者:郭少波,教授。研究方向:納米復(fù)合材料、貴金屬催化及其抑菌。E-mail:545366954@qq.com

      季曉暉,教授。研究方向:光催化研究、精細(xì)有機(jī)化學(xué)品合成。E-mail:jixiaohui@snut.edu.cn

      猜你喜歡
      核殼硝基苯去離子水
      TB-COP 對(duì)I2和硝基苯酚的吸附性能及機(jī)理研究
      去離子水中的鈣鎂指標(biāo)
      核殼型量子點(diǎn)(ME)4@(ME)28(M=Cd/Zn,E=Se/S)核殼間相互作用研究
      變頻器冷卻水系統(tǒng)嚴(yán)密性檢查及維護(hù)診斷
      核殼型含氟硅丙烯酸酯無皂拒水劑的合成及應(yīng)用
      AGM隔板氯離子的處理與研究
      玻璃纖維(2016年2期)2016-12-18 12:32:03
      雙摻雜核殼結(jié)構(gòu)ZnS:Mn@ZnS:Cu量子點(diǎn)的水熱法合成及其光致發(fā)光性能
      不同稀釋液對(duì)免疫層析法糞便隱血試驗(yàn)的影響
      硝基苯催化加氫Pt-MoS2/C催化劑的制備及使用壽命的研究
      核殼結(jié)構(gòu)Cu@CoW的合成和對(duì)硼氨配合物水解的催化性能
      普定县| 酒泉市| 保定市| 长汀县| 治多县| 黑水县| 通海县| 福建省| 夹江县| 凌源市| 杨浦区| 仁怀市| 札达县| 上虞市| 天峻县| 岳西县| 五河县| 普兰县| 恩施市| 黔西| 湘阴县| 藁城市| 义马市| 朝阳市| 连云港市| 谢通门县| 宣汉县| 东源县| 阿勒泰市| 綦江县| 西昌市| 吉水县| 松溪县| 徐闻县| 滦南县| 吐鲁番市| 吉安县| 弥勒县| 锡林浩特市| 武城县| 浙江省|