本發(fā)明是一種用于廢水處理的殼核復(fù)合結(jié)構(gòu)納米磁性材料的制備方法，尤其是二氧化鈦(ti02)納米材料與錳鋅鐵氧體復(fù)合的磁性材料的制備方法。

背景技術(shù)：

在用物理方法處理污水的工藝中，納米二氧化鈦在紫外光照射下，可有效地將有機(jī)污染物完全催化氧化成二氧化碳、水、氯離子等無機(jī)物。隨著全球環(huán)保意識(shí)的深刻化，使光催化消除有機(jī)物污染引起科技界的廣泛興趣。ti02作為光催化劑，具有活性高、安全、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是最有開發(fā)前景的綠色環(huán)保催化劑之一，并正在有機(jī)廢水處理、空氣凈化、殺菌除臭中扮演越來越重要的角色，其應(yīng)用也越來越廣泛。目前ti02光催化劑在廢水處理應(yīng)用中，大多數(shù)研究局限于將ti02粉末分散于廢水池中的懸浮體系法。但由于ti02納米顆粒細(xì)小，懸浮法存在難以分離和回收，容易造成浪費(fèi)、二次污染及中毒、凝聚等缺點(diǎn)。采用ti02的固載化和集反應(yīng)分離一體化的光催化反應(yīng)器，可以克服懸浮法難回收的缺點(diǎn)，但光催化反應(yīng)器的制備工藝復(fù)雜，且因負(fù)載基體的存在，tio2的裸比表面減少，而犧牲tio2的部分光催化活性和效果。

現(xiàn)有的制備方法是首先生成二氧化鈦溶膠，再往溶膠中加入鐵離子，形成凝膠，粉碎后在高溫下用氫氣還原鐵離子獲得tio2-fe復(fù)合粉體?？梢韵胂?，所得到的粉體只能是tio2與fe的復(fù)合材料，很難保證就是二氧化鈦包鐵這樣一種核殼結(jié)構(gòu)十分明確的材料，也有可能存在鐵包二氧化鈦或鐵點(diǎn)綴在二氧化鈦顆粒表面的復(fù)合材料。再退一步講，最終產(chǎn)物若為二氧化鈦包鐵核殼材料，則首先必須保證中間步驟得到的凝膠粉體是二氧化鈦包氧化鐵，那么其中就有可能存在兩個(gè)問題：一是如何用氫氣去還原作為核心的氧化鐵的？除非有氣體進(jìn)出二氧化鈦殼層的通道，而若通道，這種材料就不能接觸酸性水；二是如何保證二氧化鈦包氧化鐵的凝膠經(jīng)粉碎處理后，還能保證是二氧化鈦包氧化鐵的結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的就是提供一種具有高催化活性，又易回收、再利用的用于廢水處理的殼核復(fù)合結(jié)構(gòu)納米磁性材料的制備方法。本方法工藝簡(jiǎn)單，可形成二氧化鈦納米薄殼包覆錳鋅鐵氧體磁性粒子的這樣一種結(jié)構(gòu)明確的復(fù)合微粒。

技術(shù)方案：本發(fā)明是一種用于廢水處理的殼核復(fù)合結(jié)構(gòu)納米磁性材料的制備方法，該磁性材料以錳鋅鐵氧體納米粒子為核心，在該核心的外周圍上復(fù)合有一層納米二氧化鈦薄膜，其制備的方法為：

a.以硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鋅、檸檬酸、乙二醇為原料，用溶膠-凝膠法制備出納米磁性核心錳鋅鐵氧體，

b.經(jīng)高溫處理獲得強(qiáng)磁性的尖晶石相，

c.將尖晶石型錳鋅鐵氧體分離純化后，分散于水溶液中，然后將鈦酸酯的醇溶液滴加入其中進(jìn)行水解反應(yīng)，產(chǎn)生tio2并沉積在磁性錳鋅鐵氧體表面，制備出以錳鋅鐵氧體為核心，tio2為殼層的磁性復(fù)合納米tio2微粒；

d.將步驟b中得到的產(chǎn)物焙燒處理，以獲得高純度的銳鈦礦型tio2殼核復(fù)合結(jié)構(gòu)納米磁性材料。

其中：

所述的硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鋅、檸檬酸、乙二醇的質(zhì)量組分為：

所述的溶膠-凝膠法制備出納米磁性核心錳鋅鐵氧體，是將硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鋅、檸檬酸、乙二醇進(jìn)行混合，在常溫下攪拌后生成納米磁性核心錳鋅鐵氧體。

所述的高溫處理是將所述的納米磁性核心錳鋅鐵氧體放入焙燒爐，在500-800℃的條件下焙燒0.5-2小時(shí)。

所述的鈦酸酯的醇溶液，其體積混合比為1：1.5-1：3。

所述的尖晶石型錳鋅鐵氧體與鈦酸酯的醇溶液，其質(zhì)量比為：1：1-1：5。

所述的焙燒處理是將以錳鋅鐵氧體為核心，tio2為殼層的磁性復(fù)合納米tio2微粒放入焙燒爐，在300-700℃的條件下焙燒1-2小時(shí)。

有益效果：本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：磁性復(fù)合納米ti02這一功能材料，以具有強(qiáng)磁性和適宜居里溫度特性的錳鋅鐵氧體磁性納米粒子為核心，復(fù)合上納米ti02薄膜形成的核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料，可直接將其應(yīng)用于廢水處理，既不損失ti02的光催化活性，又可利用核心材料的優(yōu)異磁性與居里溫度特點(diǎn)，通過磁性分離技術(shù)順利實(shí)現(xiàn)回收和循環(huán)再利用。一旦投入使用，必將帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，用本發(fā)明的方法制備的用于廢水處理的殼核復(fù)合結(jié)構(gòu)納米磁性材料中，ti02本身具有特異的光電磁學(xué)特性和抗菌防霉自清潔特性，與納米磁性核心材料的強(qiáng)強(qiáng)復(fù)合，還會(huì)在除廢水處理之外的其它領(lǐng)域有意想不到的妙用，如：在抗輻射屏蔽材料、靶向藥物、磁治療等。

本發(fā)明材料的制備方法采用了與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的技術(shù)路線。本發(fā)明的方法是先制備出錳鋅鐵氧體納米粒子，再以此磁性粒子作為成核中心，在表面原位生成并沉積二氧化鈦納米粒子，逐漸形成二氧化鈦納米薄殼包覆錳鋅鐵氧體磁性粒子的這樣一種結(jié)構(gòu)明確的復(fù)合微粒。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施方案如下：

選擇錳鋅鐵氧體納米材料為核心，首先用溶膠－凝膠法制備出錳鋅鐵氧體強(qiáng)磁性納米粒子；分離純化后，采用表面包覆技術(shù)，通過以鈦酸酯為前驅(qū)物的溶膠法在該磁性核心表面沉積ti02納米薄膜，制備出磁性納米ti02復(fù)合微粒，并對(duì)復(fù)合微粒進(jìn)行焙燒處理，制備出高純度的銳鈦礦型ti02復(fù)合材料，再通過表面改性技術(shù)來改善產(chǎn)品的分散性和穩(wěn)定性?？刂凭唧w的工藝條件，使ti02殼層的厚度在納米尺度內(nèi)可控性沉積，從而獲得不同功能梯度的復(fù)合材料，以滿足不同的應(yīng)用需求。

其具體的操作步驟為：

a.以硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鋅、檸檬酸、乙二醇為原料，其質(zhì)量組分為：

用溶膠-凝膠法將硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鋅、檸檬酸、乙二醇進(jìn)行混合，在常溫下攪拌后生成納米磁性核心錳鋅鐵氧體。

b.將所述的納米磁性核心錳鋅鐵氧體放入焙燒爐，在500-800℃的條件下焙燒0.5-2小時(shí)，獲得強(qiáng)磁性的尖晶石相。

c.將尖晶石型錳鋅鐵氧體分離純化后，分散于水溶液中，然后將體積混合比為1：1.5-1：3的鈦酸酯的醇溶液滴加入其中進(jìn)行水解反應(yīng)，產(chǎn)生tio2并沉積在磁性錳鋅鐵氧體表面，制備出以錳鋅鐵氧體為核心，tio2為殼層的磁性復(fù)合納米tio2微粒；所述的尖晶石型錳鋅鐵氧體與鈦酸酯的醇溶液，其質(zhì)量比為：1：1-1：5。

d.將步驟b中得到的錳鋅鐵氧體為核心，tio2為殼層的磁性復(fù)合納米tio2微粒放入焙燒爐，在300-700℃的條件下焙燒1-2小時(shí)。以獲得高純度的銳鈦礦型tio2殼核復(fù)合結(jié)構(gòu)納米磁性材料。

e.再通過表面改性技術(shù)來改善產(chǎn)品的分散性和穩(wěn)定性。