[发明专利]一种Zn0.5Co0.5Fe2O4/g-C3N4复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Zn_0.5Co_0.5Fe₂O₄/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法，属环境功能材料制备技术领域。

背景技术

环境污染和能源短缺是当今世界亟待解决的两大主要问题。光催化作为一种绿色技术，提供了彻底消除有毒化学品潜在有效的途径，具有利用天然太阳能源进行环境污染治理的双重作用，开发具有可见光活性的新型光催化剂已成为一项重要的研究课题。

尖晶石结构的复合金属氧化物由于其结构的特殊，具有很多性能，在冶金、电子、化学工业等领域都有广泛的用途，可以作为磁性材料、吸波材料、传感材料、电池阴极材料和高温工程材料等。除此之外它们还是一类重要的催化剂，其禁带宽度大约为1.9eV，可以有效地利用太阳能，因此可以构建制备新型对可见光敏感的铁酸盐类光催化剂。g-C₃N₄是一种非金属半导体，由地球上含量较多的C、N元素组成，带隙约2.7eV，对可见光有一定的吸收，抗酸、碱、光的腐蚀，稳定性好，结构和性能易于调控，具有较好的光催化性。半导体复合改性是通过窄禁带隙半导体与等宽带隙半导体之的能级相合，以扩展宽带隙半导体的光谱响应范围，提高太阳能利用率的一种有效手段。

基于以上分析，结合Zn_0.5Co_0.5Fe₂O₄和g-C₃N₄材料各自优势，利用水热法制备Zn_0.5Co_0.5Fe₂O₄/g-C₃N₄复合光催化剂，能够大大的提高其在可见光下的吸收区域，延长电子-空穴复合速率，更有利可见光下的催化性能，并且稳定性更强，同时具有很强的磁性，易于回收利用。

发明内容

本发明目的在于使用了一种温和易行的水热法制备法，制备了一种强磁性（易回收利用）高效的Zn_0.5Co_0.5Fe₂O₄/g-C₃N₄（铁酸锌钴/石墨型氮化碳）复合光催化剂。本发明构建一个复合可见光光催化体系；通过形成异质结结构增强了可见光的吸收范围，增强了该催化剂在可见光区域内光催化活性。

本发明的技术方案如下：

一种Zn_0.5Co_0.5Fe₂O₄/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法，按以下步骤进行：

（1）称取三聚氰胺固体并放坩埚中，盖上盖子，并将坩埚带盖子一起放入马弗炉中，程序升温反应得到g-C₃N₄纳米片；

（2）取步骤（1）中的g-C₃N₄纳米片样品研磨，称取g-C₃N₄纳米片超声分散于去离子水中，制成g-C₃N₄纳米片悬浊液；

（3）称取Fe(NO₃)₃·9H₂O固体、Zn(NO₃)₂·6H₂O固体和Co(NO₃)₂·6H₂O固体加入到去离子水中溶解形成混合溶液，与步骤（2）中悬浊液混合均匀，增加磁力搅拌转速，继续搅拌使其充分反应；再向其中缓慢加入L(+)酒石酸固体，缓慢加入完毕之后，继续搅拌使其充分反应；再向其中缓慢加入NaOH固体，增加磁力搅拌转速，继续搅拌使其充分反应，搅拌均匀；将混合液转移到反应釜中反应后得到固体产物，用新制去离子水和乙醇洗涤，真空干燥，得到Zn_0.5Co_0.5Fe₂O₄/g-C₃N₄复合光催化剂。

步骤（1）中，所述马弗炉程序升温反应条件为2~6℃·min^-1速率程序升温至550~600℃反应4~6h；