[发明专利]纳米矾酸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种纳米矾酸铁的制备方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，在给人们带来生活便捷和舒适的同时，也产生了大量的环境问题。水资源短缺和水环境污染已经成为世界各国面临的两大危机，对于发展中国家，这两个问题尤为突出。从构成上看，我国工业废水得到了一定控制，但工业废水中的污染物并没有显著减少，有些甚至还在增加。光催化氧化法是指半导体催化剂在常温常压下受到光照，形成光生电子-空穴对，从而氧化吸附在半导体表面的有机污染物，并最终矿化。该方法反应条件温和，反应速率快。目前光催化降解有机污染物多以对二氧化钛的研究为主，其化学性质稳定，不溶于水、稀酸，常温下几乎不与其他化合物反应，耐腐蚀、氧化还原电位高、光催化活性高，但是由于其能带隙较宽，太阳光利用率低，仅能吸收太阳光中波长小于380nm的紫外光，而且量子效率低，载流子的复合率高，难用于处理数量大、浓度高的工业废气和废水，很大程度上限制了二氧化钛的应用。

越来越多的科研人员投入到对新型光催化材料的开发研究中，主要集中在以下两个方面：一是对紫外光响应的宽带隙光催化材料的改性，使其获得可见光响应；另一方面是通过材料设计的方法以开发可见光响应型光催化材料。基于过渡金属钒酸盐是与二氧化钛相一致的材料，发现它在可见光照射下便具有高活性，可降解有机污染物或分解水。矾酸铁是一类多功能化合物，作为半导体材料，具有光催化反应性能；同时，Fe³⁺的存在使其与双氧水作用可以形成类芬顿反应体系。因此，将矾酸铁应用于废水处理具有一定的理论研究意义。

发明内容

本发明旨在提供一种纳米矾酸铁的制备方法。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，包括如下步骤：（1）将六水合三氯化铁溶于去离子水中，在磁力搅拌下加入等摩尔偏钒酸铵；（2）搅拌片刻后将反应液转移至内衬聚四氟乙烯高温高压反应釜，经水热反应，生成黄色沉淀；（3）然后将得到的沉淀过滤，用去离子水和无水乙醇各洗涤滤渣若干次，直至滤液无色；（4）将滤渣置于真空烘箱烘干，得到钒酸铁前驱体；（5）将前驱体置于马弗炉中高温煅烧，自然冷却后取出，用研钵研磨，得到矾酸铁制备完成。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，步骤（1）所述六水合三氯化铁和偏钒酸铵的体积均为50mL。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，步骤（3）所述的洗涤滤渣过程为3-5次。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，步骤（4）所述烘箱温度为80℃。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，步骤（5）所述矾酸铁的晶体粒径为36.27nm。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，步骤（5）所述马弗炉煅烧温度为500℃。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，步骤（2）所述水热反应的温度为180℃。

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，经过过滤、洗涤、干燥得到矾酸铁前驱体，再经过高温煅烧得到矾酸铁粉体，产物结晶性好、纯度高、粒径分布窄、分散性好。

具体实施方式

本发明所述的纳米矾酸铁的制备方法，包括如下步骤：（1）将六水合三氯化铁溶于去离子水中，在磁力搅拌下加入等摩尔偏钒酸铵；（2）搅拌片刻后将反应液转移至内衬聚四氟乙烯高温高压反应釜，经水热反应，生成黄色沉淀；（3）然后将得到的沉淀过滤，用去离子水和无水乙醇各洗涤滤渣若干次，直至滤液无色；（4）将滤渣置于真空烘箱烘干，得到钒酸铁前驱体；（5）将前驱体置于马弗炉中高温煅烧，自然冷却后取出，用研钵研磨，得到矾酸铁制备完成。