一种SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料及其制备方法

摘要

一种钐离子掺杂的SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料及其制备方法，属于无机双功能材料技术领域。其首先是制备SiO2粉体，再制备SiO2@TiO2:Sm3+复合材料，将该复合材料煅烧后即得SiO2@TiO2:Sm3+发光与光催化双功能复合材料。随着反应过程中加入水量的降低，钛酸四丁酯的水解速率减慢，TiO2纳米粒子可以均匀的包覆SiO2表面上，因此，发光强度大大提高，样品显示橙红光，且样品拥有良好的光催化性能。在紫外光照射30min后，样品甲基橙的降解率达到73.3％。本发明具有工艺简单、生产成本低、易于控制，适合大批量生产等特点。所得产品性能优良，为以后稀土掺杂复合材料应用于发光与光催化领域提供了可能。

权利要求

1.一种SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料的制备方法，其特征在于：(1)SiO2粉体的制备

将3～6mL正硅酸乙酯加入到2～10mL去离子水，18～23mL异丙醇，0.1～0.5mL、质量分数25％～28％氨水的混合溶液中，室温搅拌8～10h，然后通过离心洗涤，用无水乙醇和去离子水交替洗涤3～5次，在50～80℃下干燥5～8h得到SiO2粉体；

(2)SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的制备

将步骤(1)得到的0.1～0.3g SiO2粉体超声分散到36～38mL无水乙醇与0.5～2mL去离子水的混合溶液中，搅拌后加入1～1.4mL钛酸四丁酯及0.01～0.48mL、0.3～0.8mol/L硝酸钐水溶液，将上述溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，反应后自然冷却至室温，将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤3～5次，在50～80℃下干燥5～8h，得到SiO2@TiO2:Sm3+粉体；

(3)产物后处理

将上述SiO2@TiO2:Sm3+粉体煅烧后得到SiO2@TiO2:Sm3+发光与光催化双功能复合材料。

2.如权利要求1所述的一种SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料的制备方法，其特征在于：反应釜中反应的温度为100～150℃，反应的时间为1～4h。

3.如权利要求1所述的一种SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料的制备方法，其特征在于：煅烧的温度为700℃～900℃，煅烧的时间为2～4h。

4.一种SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料，其特征在于：是由权利要求1～3任何一项所述的方法制备得到。

说明书

3+

一种SiO2@TiO2:Sm 发光及光催化双功能复合材料及其制备

方法

技术领域

[0001] 本发明属于无机双功能材料技术领域，具体涉及一种钐离子掺杂的 SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 二氧化钛由于其特殊的晶体结构，优良的热力学性能及环境稳定性等特点被广泛的应用于催化，发光，太阳能电池以及稀土掺杂基质材料等领域。近年来，稀土掺杂TiO2材料在催化及发光领域的应用已经成为研究的热点之一。但是，纯TiO2作为主体在应用中存在一些问题：易团聚，成本高，易失活。如果加入廉价的SiO2制备出SiO2与TiO2复合材料，则可以很好的分散TiO2，同时生成新的催化位点，提高其应用价值。此外，稀土掺杂材料由于独特的4f电子层结构，使其成为高性能的发光材料。更重要的是，在催化领域中，稀土离子的存在抑制了光生电子与空穴的复合，从而在产生发光的同时提高样品的光催化性能。

[0003] 现有的稀土SiO2@TiO2复合材料的制备方法主要有以下几种：

[0004] (1)溶胶-凝胶法(1.Jin-Lin Hu，Hai-Sheng Qian，et al.Synthesis of mesoporous SiO2@TiO2core/shell nanospheres with enhanced photocatalytic properties[J].Particle&Particle Systems Characterization,2013,30(4): 306-310.[0005] 2.Li X,He J.Synthesis of raspberry-like SiO2–TiO2nanoparticles toward antireflective and self-cleaning coatings[J].ACS applied materials&interfaces, 2013,5(11):5282-5290.)；

[0006] (2)溶解及重沉积法(Oh W K,Kim S,Choi M,et al.Cellular uptake, cytotoxicity,and  innate  immune  response of silica-titania hollow nanoparticles based on size and surface functionality[J].Acs Nano,2010,4(9):5301-5313.)；

[0007] (3)溶胶凝胶及超声蚀刻法(Lee J,Hwang S H,Yun J,et al.Fabrication of SiO2/TiO2Double-Shelled Hollow Nanospheres with Controllable Size via Sol–Gel Reaction and Sonication-Mediated Etching[J].ACS applied materials &interfaces,2014,6(17):15420-15426.)。

[0008] 但上述方法制备周期长，且包覆形貌单一，均为无定型的TiO2凝胶层，且需要借助表面活性剂的作用将TiO2包覆在SiO2上。为了克服以上缺点，我们采用了溶剂热法，在无任3+
何表面活性剂的条件下，将锐钛矿相的粒子形貌的TiO2： Sm 包覆在SiO2表面上，成功制备出了SiO2@TiO2:Sm3+复合材料，样品显示钐的特征橙红光发射，且具有良好的催化性能。而且通过溶剂比的改变，可以得到不同形貌的样品。

发明内容

[0009] 本发明的目的就在于弥补上述现有技术的不足，提供一种SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能材料及其制备方法。且其发光及光催化性能与溶剂比密切相关。该方法操作简单、重现性好，无表面活性剂的存在即可得到锐钛矿TiO2为壳层的复合材料，在制备复合材料领域具有重要研究价值。

[0010] 本发明所述的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能材料的制备方法，其步骤如下：

[0011] (1)SiO2粉体的制备

[0012] 将3～6mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到2～10mL去离子水、18～23mL异丙醇、0.1～0.5mL氨水(质量分数25％～28％)的混合溶液中，室温搅拌8～10h，然后通过离心洗涤，用无水乙醇和去离子水交替洗涤3～5次，在50～80℃下干燥5～8h得到SiO2粉体；

[0013] (2)SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的制备

[0014] 将步骤(1)得到的0.1～0.3g SiO2粉体超声分散到36～38mL无水乙醇与 0.5～2mL去离子水的混合溶液中，搅拌后加入1～1.4mL钛酸四丁酯及 0.01～0.48mL、0.3～
0.8mol/L硝酸钐水溶液，将上述溶液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在温度100～150℃条件下反应1～4小时；之后自然冷却至室温，将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤3～5次，在50～80℃下干燥5～8h，得到SiO2@TiO2:Sm3+复合材料粉体；

[0015] (3)产物后处理

[0016] 将上述SiO2@TiO2:Sm3+粉体在700℃～900℃下煅烧2～4h，升温速率为1～2℃/min，煅烧后即得SiO2@TiO2:Sm3+发光与光催化双功能复合材料。

[0017] 有益效果

[0018] 本发明的制备方法不需加入任何表面活性剂，通过简单的溶剂热法，在未经煅烧的条件下就可以获得锐钛矿TiO2粒子形貌为壳层的复合材料，尺寸均一，分散性好。且本研究表明溶剂比对材料的发光与光催化性能有重要影响，若水量大时，钛酸四丁酯的水解速率很快，TiO2会独立成核，并严重团聚。随着水量的降低，钛酸四丁酯的水解速率减慢，TiO2纳米粒子可以均匀的包覆SiO2表面上，因此，发光强度大大提高，样品显示橙红光。且样品拥有良好的光催化性能。在紫外光照射30min后，样品甲基橙的降解率达到73.3％(如附图5所示)。

[0019] 本发明具有工艺简单、生产成本低、易于控制，适合大批量生产等特点。所得产品性能优良，为以后稀土掺杂复合材料应用于发光与光催化领域提供了可能。

附图说明

[0020] 图1：本发明实施例1、2、3中SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的XRD对比图。

[0021] 由于本发明所制备的SiO2为无定形状态，所以SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的晶相是由TiO2晶相决定的。如图所示，所制备的样品均为纯的锐钛矿晶相 (JCPDS No.72-1272)。

[0022] 图2：本发明实施例1、2、3中SiO2@TiO2:Sm3+复合材料在放大50000 倍下的SEM照片。

[0023] SEM照片(a，b，c)显示所制备的SiO2@TiO2:Sm3+复合材料均为以SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+球形结构材料，直径约0.8～1.1μm。然而，照片(a)显示TiO2纳米粒子包覆均匀，(b)和(c)的TiO2纳米粒子都显示不同程度的独立成核并团聚，这是由于水的增加，促进了TBOT的过快水解所致。

[0024] 图3：本发明实施例1中SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的(a)激发光谱及(b) 发射光谱。

[0025] 激发光谱由一个主峰位于359nm的宽带和一些较弱的激发峰组成，分别归属于锐钛矿相TiO2基质的吸收及Sm3+离子的f-f跃迁。基质的吸收进一步证明 TiO2主体与Sm3+之间存在有效的能量传递过程。发射光谱由一系列发射峰组成，主峰位于610nm，表现为橙红光发射。

[0026] 图4：本发明实施例1、2、3中SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的发射光谱对比图。

[0027] 如图所示，发射光谱均由Sm3+一系列特征发射峰组成，然而实施例1所制备的SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的发光强度最佳。表明包覆效果会对发光强度有很大影响，包覆效果越好，发光越强。

[0028] 图5：在本发明实施例1中SiO2@TiO2:Sm3+复合材料存在下，不同辐照时间的甲基橙溶液的吸收光谱。

[0029] 如图所示，随着紫外光照射时间从0增加到30min，甲基橙的特征吸收峰强度逐渐3+
降低，这说明甲基橙被SiO2@TiO2:Sm 复合材料逐渐降解。各个时间点的降解率分别是
16.1％，27.3％，39.6％，50.6％，60.5％，73.3％。

[0030] 图6：本发明实施例4、5、6中SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的SEM照片。

[0031] SEM照片(a，b，c)显示所制备的SiO2@TiO2:Sm3+复合材料均为以SiO2为核，TiO2为壳3+
的SiO2@TiO2:Sm 球形结构材料，直径分别为350～600nm， 0.9～1.2μm及0.8～1.1μm。

[0032] 图7：本发明实施例7中SiO2@TiO2:Sm3+复合材料的XRD图。

[0033] 如图所示，所制备的样品为纯的锐钛矿晶相，结晶性较差。

具体实施方式

[0034] 实施例1

[0035] (1)将5mL TEOS滴加到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0036] (2)通过离心洗涤，用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0037] (3)将0.25g SiO2粉体超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.08mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0038] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0039] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约0.8～1.1μm。

[0040] 实施例2

[0041] (1)将5mL TEOS滴加到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0042] (2)通过离心洗涤，用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0043] (3)将0.25g SiO2超声分散在37mL无水乙醇与1mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.08mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0044] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0045] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.54g，直径约0.8～1.1μm。然而有些TiO2纳米粒子独立成核，并团聚在一起，这是由于水的增加，促进了TBOT的过快水解所致。其扫描电镜图片如图2(b)所示。

[0046] 实施例3

[0047] (1)将5mL TEOS滴加到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0048] (2)通过离心分离产物，用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0049] (3)将0.25g SiO2超声分散在36mL无水乙醇与2mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.08mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0050] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0051] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.51g，直径约0.8～1.1μm。可以看出，随着水量的逐渐增加，TBOT的水解速率加快，越来越多的TiO2粒子独立成核并团聚。其扫描电镜图片如图2(c)所示。

[0052] 实施例4

[0053] (1)将5mL TEOS滴加到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及2.5mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0054] (2)通过离心洗涤，用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0055] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.08mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0056] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0057] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@3+
TiO2:Sm 发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.58g，直径约350～600nm。

[0058] 实施例5

[0059] (1)将5mL TEOS滴加到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及10mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0060] (2)通过离心洗涤，用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0061] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.08mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0062] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0063] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约0.9～1.2μm。

[0064] 实施例6

[0065] (1)将5mL TEOS滴加到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0066] (2)通过离心分离产物，用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0067] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.08mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0068] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，100℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0069] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.61g，直径约0.8～1.1μm。

[0070] 实施例7

[0071] (1)将5mL TEOS滴加到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0072] (2)通过离心洗涤，用无水乙醇和去离子水交替洗涤4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0073] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.08mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0074] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0075] (5)即得未煅烧的SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.61g，直径约0.8～1.1μm。

[0076] 实施例8

[0077] (1)将5mL TEOS加入到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0078] (2)通过离心洗涤，干燥得到SiO2粉体。用无水乙醇和去离子水交替洗涤 4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0079] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.04mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0080] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0081] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约0.8～1.1μm。

[0082] 实施例9

[0083] (1)将5mL TEOS加入到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0084] (2)通过离心洗涤，干燥得到SiO2粉体。用无水乙醇和去离子水交替洗涤 4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0085] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.16mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0086] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0087] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约0.8～1.1μm。

[0088] 实施例10

[0089] (1)将5mL TEOS加入到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0090] (2)通过离心洗涤，干燥得到SiO2粉体。用无水乙醇和去离子水交替洗涤 4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0091] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.24mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0092] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0093] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约0.8～1.1μm。

[0094] 实施例11

[0095] (1)将5mL TEOS加入到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及6mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0096] (2)通过离心洗涤，干燥得到SiO2粉体。用无水乙醇和去离子水交替洗涤 4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0097] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.32mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0098] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0099] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约0.8～1.1μm。

[0100] 实施例12

[0101] (1)将5mL TEOS加入到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及2.5mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0102] (2)通过离心洗涤，干燥得到SiO2粉体。用无水乙醇和去离子水交替洗涤 4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0103] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.32mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0104] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0105] (5)将样品置于马弗炉中，在700℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@3+
TiO2:Sm 发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约350～600nm。其中包覆的TiO2纳米粒子的粒径为10～40nm。

[0106] 实施例13

[0107] (1)将5mL TEOS加入到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及2.5mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0108] (2)通过离心洗涤，干燥得到SiO2粉体。用无水乙醇和去离子水交替洗涤 4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0109] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.32mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0110] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0111] (5)将样品置于马弗炉中，在800℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.59g，直径约350～600nm。其中包覆的TiO2纳米粒子的粒径为10～50nm。

[0112] 实施例14

[0113] (1)将5mL TEOS加入到20mL异丙醇，0.35mL氨水(质量分数25％) 及2.5mL去离子水的混合溶液中，搅拌10h。

[0114] (2)通过离心洗涤，干燥得到SiO2粉体。用无水乙醇和去离子水交替洗涤 4次，在60℃下干燥6h得到SiO2粉体。

[0115] (3)将0.25g SiO2超声分散在37.5mL无水乙醇与0.5mL去离子水中，而后在搅拌的状态下加入1.35mL TBOT及0.32mL Sm(NO3)3溶液(0.5mol/L)，溶液继续搅拌10min。

[0116] (4)将溶液转移到50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃下反应3h，之后将反应釜自然冷却至室温。将得到的固体产物用无水乙醇和去离子水交替离心洗涤，在60℃下干燥6h得到最终产物。

[0117] (5)将样品置于马弗炉中，在900℃条件下煅烧3h，即得SiO2为核，TiO2为壳的SiO2@TiO2:Sm3+发光及催化双功能球形结构材料，产物质量是0.58g，直径约350～600nm。其中包覆的TiO2纳米粒子的粒径为20～60nm。