[发明专利]一种ZnFe2O4/BiOBr磁性光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合光催化剂及其制备方法，具体涉及一种ZnFe₂O₄/BiOBr磁性光催化剂及其制备方法。

背景技术

当前，水中微量有毒有害物质对于人类健康和环境的威胁已经不容忽视。

申请号为201110020036.2的发明专利公开了一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备及其应用方法，其以BiCl₃和BiBr₃为原料，通过水解、沉淀、固液分离以及干燥等步骤，制备得到BiOBr/BiOCl复合光催化剂，该光催化剂可用于降解水中有机物，特别是水中微量有毒有害难降解有机物的处理。但是该发明提供的BiOBr/BiOCl复合光催化剂在完成降解水中微量有毒有害物质后，残留在水中，无法通过简单操作将其分离回收，可能造成二次污染，对人类健康和环境依然存在一定危害。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，一方面提供一种ZnFe₂O₄/BiOBr磁性光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

a.将ZnCl₂和FeCl₃·6H₂O以摩尔比为1:0.5-3的比例溶解于乙二醇溶液中，搅拌均匀，得到溶液A；

b.将NaAc和聚乙二醇加入所述溶液A，搅拌均匀，得到溶液B；

c.将所述溶液B转移至反应釜中，加热反应得到溶液C及沉淀D；

d.分离所述溶液C及所述沉淀D，并洗涤所述沉淀D，干燥，所述沉淀D为ZnFe₂O₄；

e.将Bi(NO₃)₃·5H₂O和所述沉淀D以摩尔比为1:0.6-1.2的比例溶解到醋酸溶液中，搅拌均匀，得到溶液E；

f.将KBr以2倍于所述所述沉淀D的摩尔比，加入到所述溶液E中，搅拌均匀，常温陈化，得到溶液F及沉淀G；

g.分离所述溶液F及所述沉淀G，洗涤沉淀G，干燥，即得ZnFe₂O₄/BiOBr光催化材料。

较佳的，所述步骤a中使用的所述乙二醇还可为乙二醇、水、甲醇、正丁醇、正辛醇中的任意一种或多种。

较佳的，所述聚乙二醇可为聚乙二醇20000。

较佳的，所述步骤d和步骤g中洗涤所述沉淀D和所述沉淀G所使用的洗涤剂是乙醇。

较佳的，所述步骤c中所述的加热反应的条件为120-250℃下反应2-14个小时。

较佳的，所述步骤f中所述的陈化时间为1-12小时。

较佳的，所述步骤d和所述步骤g中所述的干燥方法为真空干燥。

较佳的，所述步骤g中所述分离溶液G及沉淀F的方法为磁性分离。

较佳的，所述步骤e中所述的醋酸溶液的浓度为每100ml含有1-15ml醋酸。

另一方面，提供一种ZnFe₂O₄/BiOBr磁性光催化剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明在常温条件下简单共沉淀法将半导体材料BiOBr和磁性材料ZnFe₂O₄进行复合，得到一种磁性光催化材料；

2.本发明制备的磁性光催化材料在可见光照射下能有效地降解有机染料废水中的罗丹明B，并在外加磁场的磁性作用下可实现高效回收和重复循环使用，降低了催化材料的使用成本，为环境中有机污染物的去除提供了新的光催化材料；

3.本发明的合成方法简单、可操作性强，且条件易于控制，成本低廉，有利于大规模的工业化生产和应用；

4.本发明制得的异质结构的复合材料具有较高的可见光催化活性，较好的磁性可分离性和循环稳定性。

附图说明

图1为实施例1-11所制备光催化材料的X-射线粉末衍射图谱；

图2.为实施例1-11所制备光催化材料的扫描电镜图谱；

图3.为实施例1-11所制备光催化材料的高分辨透射电镜图谱；

图4.为实施例1所制备光催化材料的磁力曲线图谱；

图5为实施例1所制备光催化材料在不同投加浓度条件下对模拟罗丹明B有机染料废水的去除曲线；