[发明专利]三氧化二铁微纳米多孔球及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳米多孔球及制备方法和用途，尤其是一种三氧化二铁微纳米多孔球及其制备方法和用途。

背景技术

众所周知，随着工业化进程的不断推进，工业污染也日益严重，其排放的污水中多含有各种无机和有机污染物。利用半导体吸附重金属污染物及光催化反应能有效地将有害有机物矿化成二氧化碳和水，从而解决环境污染问题。随着研究的深入，各种半导体光催化材料相继出现，其中的二氧化钛和氧化锌材料具有明显的紫外光催化效果；可是，由于二氧化钛和氧化锌具有较大的带隙，需要太阳光谱中较高能量的紫外光激发，而紫外光仅占太阳光能量的5％，使其能量利用率太低，此外，粉末状的二氧化钛和氧化锌光催化材料在使用过程中与污染物之间的分离困难也制约了它们的推广应用。三氧化二铁是一种无毒、对可见光响应好、对环境无害的N型半导体(Eg＝2.2eV)光催化剂，其纳米量级的三氧化二铁颗粒虽有着尺寸小、活性高的优点，却极易团聚，而有着高稳定性的微米量级的三氧化二铁颗粒因其反应活性过弱而难以实际应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，提供一种结构合理、实用的三氧化二铁微纳米多孔球。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述三氧化二铁微纳米多孔球的制备方法。

本发明要解决的还有一个技术问题为提供一种上述三氧化二铁微纳米多孔球的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：三氧化二铁微纳米多孔球由三氧化二铁组成，特别是，

所述三氧化二铁为球状，所述球状三氧化二铁由纳米颗粒构成，所述纳米颗粒之间有纳米介孔；

所述多孔球状三氧化二铁为α-Fe₂O₃相结构，其球直径为500～5000nm，比表面积为15～25m²/g；

所述纳米颗粒为具有不同晶相结构的α-Fe₂O₃结构，其粒径为20～60nm；

所述纳米介孔的孔直径为2～50nm。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述三氧化二铁微纳米多孔球的制备方法包括水热法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将六水合三氯化铁、抗坏血酸、尿素和水按照摩尔比为0.8～1.2∶0.8～1.2∶2～3∶500～700的比例混合后搅拌均匀，得到混合液，再将混合液置于温度为140～180℃、压力为自生压力下反应至少4h，得到中间产物；

步骤2，先对中间产物进行分离、洗涤和干燥的处理，得到多孔碳酸铁，再将多孔碳酸铁置于450～550℃下退火至少4h后自然冷却至室温，制得三氧化二铁微纳米多孔球。

作为三氧化二铁微纳米多孔球的制备方法的进一步改进，所述的水为去离子水，或蒸馏水；所述的分离处理为离心处理或磁性分离；所述的离心处理时的转速为3500～9000r/min、时间为1～3min；所述的洗涤处理为使用去离子水或蒸馏水清洗分离处理后得到的粉体至呈中性；所述的干燥处理为于75～85℃下干燥2h；所述的升温至450～550℃的时间为30min。

为解决本发明的还有一个技术问题，所采用的还有一个技术方案为：上述三氧化二铁微纳米多孔球的用途为，将三氧化二铁微纳米多孔球置于受有机物染料污染的水中进行可见光催化降解处理，或置于受重铬酸钾污染的水中进行吸附处理。

作为三氧化二铁微纳米多孔球的用途的进一步改进，所述的有机物染料为罗丹明6G，或甲基橙。