[发明专利]一种氮掺杂碳负载氧化铁复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种氮掺杂碳负载氧化铁复合材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种氮掺杂碳负载氧化铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：将水溶性铁盐、碳载体和水第一混合，得到的碳铁混合物经第一煅烧得到碳负载氧化铁；将所述碳负载氧化铁和有机氮源、水第二混合，得到的碳氮混合物经第二煅烧得到所述氮掺杂碳负载氧化铁复合材料。本发明提供的制备方法原料简单易得，且工艺简单，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种氮掺杂碳负载氧化铁复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

含酚废水由于成分复杂、在环境中停留时间长、高毒性和难降解性，是造成水体污染的主要来源。传统的含酚废水的处理方法主要包括物理法、化学法和生物降解法。但是，传统处理方法存在成本高、工艺复杂以及二次污染等问题。光催化是一种新型的含酚废水处理技术，具有处理效率高、反应条件温和、无二次污染等优点，且可以高效的回收废水中的氯化钾，得到的氯化钾的纯度在60％左右。

用于光催化的催化剂主要为N型半导体材料，其中TiO₂光催化剂因活性高、稳定性好、对人体无害而被认为是最有前途、最有效的光催化剂。但由于TiO₂的成本高且回收困难，限制了在实际生产中的应用。

赤铁矿(Fe₂O₃)是一种绿色、廉价且易回收的半导体材料，可以有效吸收30～37％的太阳能，因此能够替代TiO₂作为光催化剂使用。

公开号为CN109647537A的中国专利公开了一种Fe₂O₃-聚苯乙烯复合纤维的合成方法，用以去除苯酚类化合物。虽然得到催化剂对苯酚类物质具有很好的催化降解性能，但是上述制备方法工艺复杂且在制备过程中需要采用γ射线进行辐照，不适合工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮掺杂碳负载氧化铁复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的方法工艺简单，适合工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种氮掺杂碳负载氧化铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将水溶性铁盐、碳载体和水第一混合，得到的碳铁混合物经第一煅烧得到碳负载氧化铁；

将所述碳负载氧化铁和有机氮源、水第二混合，得到的碳氮混合物经第二煅烧得到所述氮掺杂碳负载氧化铁复合材料。

优选的，所述水溶性铁盐包括硝酸铁、氯化铁、硫酸铁和柠檬酸铁铵中的一种或几种；

所述碳载体包括活性炭、石墨烯、石墨炔和碳纳米管中的一种或几种。

优选的，所述水溶性铁盐和碳载体的质量比为(0.1～5)：(50～200)；

所述水溶性铁盐和水的质量比为1：200～400。

优选的，所述第一煅烧的温度为500～600℃，升温至所述第一煅烧温度的升温速率为2～5℃/min，保温时间为1～6h。

优选的，所述有机氮源包括尿素、三聚氰胺、双氰胺、硫脲和单氰胺中的一种或几种。

优选的，所述碳载体和有机氮源的质量比为(50～200)：(5～12)。

优选的，所述第二煅烧的温度为400～800℃，升温至所述第二煅烧温度的升温速率为2～5℃/min，保温时间为1～5h。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的氮掺杂碳负载氧化铁复合材料，包括氮掺杂碳载体和负载在所述氮掺杂碳载体上的氧化铁；

所述氮掺杂碳载体包括碳基体和掺杂在所述碳基体中的氮。