[发明专利]一种采用非水解溶胶-凝胶工艺制备MgFe2O4/C材料的方法及其制得的材料

说明书

本发明公开了一种采用非水解溶胶‑凝胶工艺制备MgFe₂O₄/C材料的方法及其制得的材料，其特征包括如下步骤：将镁源和铁源溶于有机溶剂中；然后在一定温度保温引发非水解缩聚反应形成溶胶；然后对溶胶进行凝胶化处理获得前驱体凝胶；然后将凝胶研磨处理后，于一定温度热处理获得MgFe₂O₄/C材料。该方法成本低廉、绿色环保、工艺简便、制备周期短并适用于规模生产，同时制得的MgFe₂O₄/C材料具有可回收利用和高可见光光催化活性，实际应用的可行性高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化材料制备领域，具体涉及一种采用非水解溶胶-凝胶工艺制备MgFe₂O₄/C材料的方法及其制得的材料。

背景技术

环境和能源是21世纪人类面临和亟待解决的重大问题，光催化技术以其室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。光催化材料则是指通过该材料在光的作用下发生的光化学反应所需的一类半导体催化剂材料。近年来，研究最多的半导体光催化剂是TiO₂；但由于其带隙较宽(Eg＝3.2eV)，只能吸收利用太阳光中占比只有3%～5%的紫外光(λ＜387nm)进行光催化反应。因此开发在可见光（太阳光中占比43%）下具有高光催化活性的催化材料已经成为光催化研究的热点。目前，扩大光催化剂的光响应范围，提高其量子效应及对太阳光的利用率，主要从两方面着手：一是对已有的TiO₂光催化材料进行改性，例如掺杂N和C元素，以及利用含N和C材料与TiO₂制备成复合材料，但其可见光催化活性仍不能令人满意。

二是研究新型可见光催化材料。一些新型的可见光催化材料已见诸报道。如Bi₂O₃、Bi₂WO₆、BiVO₄、Ag₃PO₄等。这些材料多为成本较贵的氧化物、复合氧化物，同时也面临着使用时难以回收再利用的难题。MgFe₂O₄光催化材料的出现解决了可见光光催化材料难以回收的问题，同时也降低了这一类材料的成本。然而MgFe₂O₄的禁带宽度为2.2 eV，其吸收限为563.6 nm，仍有较大一部分可见光MgFe₂O₄无法吸收，总体效能仍较低。

对于光催化材料而言，提高光催化剂的可见光响应是直接提高材料总体效能的最有效方法。随着零带隙的石墨烯材料的出现，光催化剂与石墨烯的复合也成为光催化剂改进领域的研究热点，但成本和复合材料的均匀性问题仍是目前这类材料面临的致命瓶颈。

综上所述，急需开发可见光光响应范围宽，光电转换效能高，可见光光催化性能好，回收简便的可见光光催化剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种成本低廉、绿色环保、工艺简便、可回收利用、制备周期短并适用于规模生产的采用非水解溶胶-凝胶工艺制备MgFe₂O₄/C材料的方法及其制得的材料。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种采用非水解溶胶-凝胶工艺制备MgFe₂O₄/C材料的方法，其特征包括如下步骤：

步骤一：将镁源和铁源溶于有机溶剂中；

步骤二：在一定温度保温引发非水解缩聚反应形成溶胶；

步骤三：对溶胶进行凝胶化处理获得前驱体凝胶；

步骤四：将凝胶研磨处理后，于一定温度热处理获得MgFe₂O₄/C材料。