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具有光催化活性的锐钛矿型纳米TiO2，是一种良好的去除废水中有机污染物的光催化剂，但由于粒径较小，不易从大量的废水中分离。磁性纳米光催化剂是以磁性物质为载体的新型催化剂，它不仅具有光催化活性，而且具有磁性，能够在外加磁场下方便的从反应液中分离，从而解决催化剂的分离问题，但目前大多数文献报道的磁性纳米光催化剂中存在磁核Fe3O4易氧化，高温处理后表面关键活性位点OH减少等问题。
本论文用本室自创的层状前体法制备出结构稳定、磁性能好的尖晶石铁氧体为磁核，用一种水溶性钛的络合物TAL,H为钛前体，首次采用尿素水解法，制备出新颖的具有核壳结构的磁性纳米光催化剂TiO2/MFe2O4和TiO2/SiO2/MFe2O4(M=Co，Mg)，验证了催化剂的核壳结构并研究了催化剂的物化性能和光催化活性。本论文得到以下主要结论：
(1)以TALH为钛前体，采用尿素水解法合成光活性锐钛矿型二氧化钛的过程中，处理温度是关键因素。随着处理温度的增加，二氧化钛样品表面的吸附水、表面羟基和表面残余有机物逐渐脱除，二氧化钛晶体结构变得更加规整。300℃处理样品光催化降解甲基橙活性最高，与DegussaP25活性相当，归因于该样品较高的晶体结构规整度和表面适量的能够捕获电子和空穴的OH基团。同时，300℃的处理温度比其他钛源制备的二氧化钛处理温度(400～500℃)低。
(2)以磁性尖晶石铁氧体MFe2O4(M=Co,Mg)为磁核，TALH为钛前体，用尿素水解法制备出系列磁性纳米光催化剂TiO2/MFe2O4和TiO2/SiO2/MFe2O4(M=Co,Mg)。
首先，在TiO2/MFe2O4和TiO2/SiO2/MFe2O4M=Co,Mg)两个体系中研究了惰性中间层SiO2对磁性纳米光催化剂催化活性的影响。结果表明，宽禁带宽度的中间层SiO2能够阻止TiO2光生电子-空穴向窄禁带宽度的尖晶石铁氧体MFe2O4转移，从而减少了电子-空穴的转移与复合，提高了磁性纳米光催化剂的光催化活性。
其次，着重探讨了磁性纳米光催化剂TiO2/SiO2/CoFe2O4的核壳结构与光催化性能。采用TEM、SEM-EDS和XPS等表征手段证明TiO2/SiO2/CoFe2O4具有核(CoFe2O4)-中间层(SiO2)-壳(TiO2)式结构，中间层SiO2与TiO2之间通过Si-O-Ti相连接，根据表征数据尝试给出了TiO2/SiO2/CoFe2O4核壳结构模型。催化剂TiO2/SiO2/CoFe2O4单位质量TiO2光催化降解甲基橙的活性与DegussaP25和用TALH制备的纯相TiO2的相近，归因于SiO2对TiO2光生电子-空穴向CoFe2O4转移和复合过程有效地抑制，提高了电子-空穴的分离效率。
最后，考察了TiO2/SiO2/CoFe2O4的磁分离效率，研究了反应后催化剂的晶体结构、表面基团和在同种条件下新鲜催化剂和二次磁回收后的催化剂的光催化活性。结果表明磁回收后催化剂的晶体结构和表面基团变化很小；当光照250min时，催化剂三次降解甲基橙的降解率分别是29.8％、16.4％和12.8％。新鲜催化剂的光活性较高，而第二次的活性降低很大，第三次与第二次相差不大，活性的降低归因于磁性纳米光催化剂磁分离后聚集，能够提供活性位的面积降低。
(3)探讨了所合成催化剂的光催化降解甲基橙反应动力学，数据分析表明反应动力学都较好的符合准一级反应速率方程。