[发明专利]一种制备磁性氯四氧化三铋复合光催化剂的方法

说明书

一种制备磁性氯四氧化三铋复合光催化剂的方法，其属于无机催化材料技术领域。本发明先用水热法制备了软磁性材料锰锌铁氧体Mn_xZn_1‑xFe₂O₄，再通过水热‑焙烧法制备出了磁性氯四氧化三铋复合光催化剂(Bi₃O₄Cl/Mn_xZn_1‑xFe₂O₄)。本发明方法制备工艺简单、使用设备少、能耗低。制备的Bi₃O₄Cl/Mn_xZn_1‑xFe₂O₄磁性能稳定、光催化活性高，在模拟太阳光氙灯照射下，用0.1g磁性复合光催化剂降解100mL浓度为10mg/L的罗丹明B溶液，100min对罗丹明B的降解率达到99.5％，在外加磁场下对光催化剂的磁回收率为91.3％，重复使用3次后对罗丹明B的降解率为92.2％。本发明制备出的产品可广泛用于光催化降解有机污染物领域。

技术领域

本发明涉及一种制备磁性氯四氧化三铋(Bi₃O₄Cl/Mn_xZn_1-xFe₂O₄)复合光催化剂的方法，属于无机催化剂技术领域。

背景技术

氯四氧化三铋(Bi₃O₄Cl)是一种富氧型铋基卤氧化物纳米光催化剂。由于其优异的电学性质、合适的能带位置以及高效的光催化活性，在降解有机污染物方面受到了广泛关注。Bi₃O₄Cl的结构由[Cl]离子层和夹在两个[Cl]层之间的[Bi₃O₄]层构成，这种独特的结构有利于内部静电场的建立，从而促进光生电子和空穴的分离与转移。Bi₃O₄Cl的常用制备方法主要有水热法、共沉淀法和焙烧法等。Bi₃O₄Cl在光催化降解污染物时会分散于液体中，分离和回收困难制约着光催化剂的实际应用。复合磁性光催化剂通过外加磁场实现催化剂的回收再利用，克服了常规离心或过滤等回收方式能耗高、耗时长和工艺复杂的缺点。

锰锌铁氧体(Mn_xZn_1-xFe₂O₄)属于软磁铁氧体材料，是指具有尖晶石结构的mMnFe₂O₄·nZnFe₂O₄与少量的Fe₃O₄组成的单相固溶体，与传统金属软磁材料(Fe₃O₄)相比，Mn_xZn_1-xFe₂O₄具有高饱和磁化强度、高磁导率、低损耗、以及产品稳定性强等优点。因此以Mn_xZn_1-xFe₂O₄为磁性基体制备的复合光催化剂具有稳定的磁性，便于催化剂的回收和循环使用。常见的Mn_xZn_1-xFe₂O₄制备方法包括化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、煅烧法等。