[发明专利]缺陷铁酸铜光催化材料及其一步制备法和应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及缺陷铁酸铜光催化材料及其一步制备法和应用。本发明的缺陷铁酸铜光催化材料的一步制备法包括下述步骤：将铜盐、铁盐、乙酸钠和聚乙烯吡咯烷酮于乙二醇中混合，搅拌均匀后，190‑200℃保温反应20‑25h，固液分离、干燥，所得固体即为缺陷铁酸铜光催化材料。本发明的缺陷铁酸铜光催化材料的一步制备法通过一步反应即可实现缺陷铁酸铜光催化材料的制备，相对于现有技术中需要制备得到铁酸铜、再对铁酸铜进行反应制备缺陷铁酸铜的制备方法，显著简化了步骤，成本也更低。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及缺陷铁酸铜光催化材料及其一步制备法和应用。

背景技术

近年来，结晶CuFe₂O₄纳米粒子由于其高稳定性、低生态毒性、丰富的行星资源和环境友好性，在催化过程中受到了广泛关注。由于CuFe₂O₄具有可见光响应和氧化剂活化能力，因此利用CuFe₂O₄光催化高级氧化工艺来破坏有机污染物具有大的应用前景。然而，本体CuFe₂O₄的可见光利用不足，并且光生电荷的分离和转移效率较差，导致差的污染物去除效率。目前已有研究报道可以用缺陷调控本体CuFe₂O₄的光催化性能，但是目前制备缺陷的方式往往需要二次制备，制备方法复杂，因此利用简便快捷的一步法制备含有缺陷的CuFe₂O₄是至关重要的。

含有缺陷的CuFe₂O₄的制备目前主要是通过后处理得到的。例如，1)将制备好的本体CuFe₂O₄粉末浸泡在一定浓度的NaBH₄溶液中，超声一定时间，从而制得含有缺陷的CuFe₂O₄；2)或者将制备好的本体CuFe₂O₄粉末在管式炉中600℃真空煅烧2h，利用氧分压的不同从而制备含有缺陷的CuFe₂O₄。尽管上述方法均可成功的制备出含有缺陷的CuFe₂O₄，但都需要先制备出本体CuFe₂O₄，然后再后处理得到含有缺陷的CuFe₂O₄，制备方法较为复杂，并且成本高。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缺陷铁酸铜光催化材料及其一步制备法和应用，以解决现有技术中制备缺陷铁酸铜时，需要以铁酸铜为原料，制备方法复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：缺陷铁酸铜光催化材料的一步制备法，包括下述步骤：将铜盐、铁盐、乙酸钠和聚乙烯吡咯烷酮于乙二醇中混合，搅拌均匀后，190-200℃保温反应20-25h，固液分离、干燥，所得固体即为缺陷铁酸铜光催化材料。

优选地，所述铜盐和铁盐的摩尔比为1∶2；所述铜盐为CuCl₂·2H₂O；所述铁盐包括FeCl₃·6H₂O和/或Fe(NO₃)₃·9H₂O。

优选地，所述铜盐、铁盐、乙酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇的均匀混合液的pH＝8-11。

优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮与铁盐的质量比为(0.25-0.5)∶1；所述乙酸钠与铜盐的摩尔比为(0.5-7.5)∶1。

优选地，所述铜盐与所述乙二醇的质量体积比为1∶(50-100)，所述铜盐的质量以g计，所述乙二醇的体积以mL计；所述搅拌的转速为900-1100rpm，搅拌的时间为1.5-2.5h。