[发明专利]一种纳米分级空心球状氧化铁的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种纳米分级空心球状氧化铁的制备方法及其应用，属于材料科学与环境工程领域。通过将九水硝酸铁溶于尿素、乙醇体系中，置于高压反应釜中，控制反应温度和时间，经过一步合成，形成纳米分级球状氧化铁（α﹣Fe₂O₃）。本发明首次通过控制模板剂——尿素的量，来合成形貌独特的分级空心球状结构的氧化铁，再由不同的温度煅烧出不同空隙的特异形貌的氧化铁；铁源廉价，绿色环保，能有效去除有机污染物，为有机污染物的处理提供了一种简便、高效的方法，具有良好的经济效益和环境效益，可以进行大规模生产应用。

技术领域

本发明属于材料科学与环境工程领域，具体涉及一种纳米分级空心球状氧化铁的制备方法及其应用。

背景技术

当今，工业化发展带来的能源危机和环境污染已演变成全球性问题，开发和选择有效实用的污染控制技术是目前环境领域的重要课题。在众多的污染控制技术中，光催化氧化技术因为具有氧化能力强，选择性小、条件温和、无二次污染等特点，被认为是最具应用前景的污染控制技术之一。另一方面，太阳能取之不竭、清洁无污染，基于太阳能利用的光催化技术是我们的最终目标。

Fe₂O₃可广泛运用于传感器、磁性材料、医学和催化等领域。作为光催化剂，与TiO₂等宽带隙半导体材料相比，Fe₂O₃的最大的优点在于能带间隙约为2.2eV，其光响应的最大激发波长为600nm左右，较之TiO₂的UV区吸收波长380nm长，对太阳光的利用率较高，接近40%；其次Fe₂O₃无毒无污染，成本低廉和化学稳定性好，同时纳米Fe₂O₃具有良好而稳定的超亲水性能，有利于极性物质在其表面的浸润，对于提高非均相催化反应的效率，具有重要的应用价值。纳米Fe₂O₃除了具有普通Fe₂O₃的特点外，由于纳米微粒尺寸小，还具有一些特殊的性质，如有较高的表面能、比表面积大，分散性高、对可见光具有良好吸收和屏蔽效应等特点。近年来，随着环境问题和能源问题的日益突出，以及纳米技术和光催化技术的发展，越来越多的国内外学者把研究目光聚焦在纳米氧化铁的合成和光催化应用上。

发明内容

本发明的目的在于针对现有氧化铁（α﹣Fe₂O₃）制备方法存在的不足，通过一步合成，形成纳米氧化铁（α﹣Fe₂O₃），再将氧基氯化铁低温煅烧得到物相相同的Fe₂O₃纳米材料。此合成方法成本低廉，绿色环保，能有效去除有机污染物，去除率高，为有机污染物的处理提供了一种简便、高效的方法，具有良好的经济效益和环境效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

纳米分级空心球状氧化铁（α﹣Fe₂O₃）的制备，包括以下原料：尿素、硝酸铁、盐酸、乙醇。

具体的，所述纳米分级空心球状氧化铁（α﹣Fe₂O₃）的制备方法，包括以下步骤：

（1）将尿素溶于乙醇和盐酸的混合溶液（乙醇和盐酸的体积比为12:1）中，室温下搅拌溶解；

（2）在步骤（1）得到的溶液加入三价铁源（Fe（NO₃）₃·9H₂O），继续搅拌；

（3）将步骤（2）得到的溶液倒入高压反应釜中，置于160~180℃恒温反应0.5~5 h进行恒温反应；