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Fe_3O_4/PAMAM/ZnO/TiO_2核-壳结构纳米颗粒的逐层构建及其光催化性能

Layer-by-Layer Construction and Photocatalytic Properties of Fe_3O_4/PAMAM/ZnO/TiO_2 Core-shell Nanoparticles

作     者:丛日敏 于怀清 罗运军 李蛟 王卫伟 李秋红 孙武珠 司维蒙 CONG Rimin;YU Huaiqing;LUO Yunjun;LI Jiao;WANG Weiwei;LI Qiuhong;SUN Wuzhu;SI Weimeng

作者机构:山东理工大学材料科学与工程学院淄博255049 北京理工大学材料科学与工程学院北京100081 

出 版 物:《材料研究学报》 (Chinese Journal of Materials Research)

年 卷 期:2018年第32卷第10期

页      面:759-766页

核心收录:

学科分类:081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程(可授工学、理学学位)] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基  金:山东省高等学校科技计划项目(J11LD12) 山东省自然科学基金(ZR2011BL006 ZR2010BM011 ZR2015BM022) 国家自然科学基金青年基金(21706148) 山东理工大学青年教师发展支持计划~~ 

主  题:无机非金属材料 TiO2 ZnO Fe3O4 核-壳结构 光催化 磁性回收 

摘      要:以聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子为模板和隔离层采用水热法逐层构建了Fe_3O_4/PAMAM/ZnO/TiO_2和Fe_3O_4/PAMAM/TiO_2核-壳结构纳米颗粒,用HRTEM、EDS、XRD、SQUID和UV-Vis等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明,这两种颗粒具有完整清晰的核-壳结构,磁核与壳层均由尺寸小于5 nm的颗粒聚集而成,具有超顺磁性和较高的MB吸附率。PAMAM隔离层降低了Fe_3O_4核与TiO_2壳接触面积,但是残留在界面处的微量Fe^(2+)电子向壳层迁移,导致壳层能隙变窄、吸收光谱红移以及迁入电子与壳层光生空穴复合,使Fe_3O_4/PAMAM/TiO_2的催化活性降低。Fe_3O_4/PAMAM/ZnO/TiO_2中更厚的PAMAM隔离层和ZnO层阻隔了Fe^(2+)电子向TiO_2层迁移,并且ZnO/TiO_2界面异质结构有利于光生电子-空穴对的分离,界面的新电子态使颗粒吸收光谱进一步红移,提高了对可见光的利用率和催化活性。5次磁性回收循环使用后,Fe_3O_4/PAMAM/ZnO/TiO_2的磁性回收率和MB降解率分别为93.8%和90.8%。

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