[发明专利]负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂，其特征在于：包括植物纤维碳化物、纳米级ZnO和Fe₃O₄，其中植物纤维碳化物为多孔生物炭载体，纳米级ZnO和Fe₃O₄均匀分布于生物炭的孔隙表面，所述磁性生物炭复合光催化剂中纳米级ZnO的质量分数载量为14.66-18.85%，Fe₃O₄的质量分数载量为14-18%，其余成分为植物纤维碳化物；

所述负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂具有1125-1200m2/g的BET比表面积；

所述负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的pH值介于8.12-10.55；

所述负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的阳离子交换量为237.5-361.7cmol/kg。

2.一种实现权利要求1所述的负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的制备方法，其特征在于：第一步：将生物质在碱性条件下热水解提取植物纤维，干燥后进行预碳化处理，捣碎过10-20目筛；第二步：将亚铁盐溶液与氢氧化钾溶液混合，投入可溶性锌盐；第三步：在第二步所形成的溶液中加入在第一步中预碳化后过筛的植物纤维，混合均匀，加入硝酸钾溶液充分搅拌后水浴，并不断搅拌陈化至形成黑色凝胶，得到黑色的凝胶溶液；第四步：将黑色凝胶溶液洗涤干燥后生成干凝胶，将干凝胶煅烧并不断通入惰性气体，洗涤干燥后得到负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂。

3.如权利要求2所述的负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的制备方法，其特征在于：第一步中所述将生物质在碱性条件下热水解提取植物纤维即：将植物破碎后置于水中至全部淹没，用氢氧化钾将水调节至pH11-12，将植物热水解去除果胶、半纤维杂质，提取出植物纤维；植物热水解时的压力为8*10⁵-1*10⁶Pa，温度为180-200^oC，水解时间为20-30min；

第一步中所述预碳化处理即将植物纤维干燥后置于惰性气体中，以升温速率为15-22^oC/min进行加热碳化，温度升高至180-200^oC时停止升温，保持20-30min后停止加热自然冷却。

4.如权利要求2所述的负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的制备方法，其特征在于：第二步的溶液中Fe²⁺、OH^-、Zn²⁺的摩尔比0.8-1.2:2-2.5:0.8-1.2，其中Fe²⁺的浓度为14-16mol/L；

第二步中所述亚铁盐溶液包括硫酸亚铁、氯化亚铁；可溶性锌盐包括醋酸锌、硫酸锌和硝酸锌。

5.如权利要求2所述的负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的制备方法，其特征在于：第三步的溶液中加入的预碳化后过筛的植物纤维的量为每100mL溶液加入8-10g预碳化后过筛的植物纤维，加入的硝酸钾溶液的量为每100mL溶液加入15-20mL硝酸钾溶液，其中硝酸钾溶液的浓度为1.0-1.5mol/L；

第三步中所述水浴温度为80-100^oC，搅拌陈化时间为5-6h。

6.如权利要求2所述的负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的制备方法，其特征在于：第四步中所述煅烧的温度为550-600^oC，煅烧时间为3-4h；

第四步中所述黑色凝胶的洗涤为先用乙醇洗涤后再用去离子水洗涤；干凝胶煅烧后的洗涤为用去离子水洗涤。

7.如权利要求2所述的负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂的制备方法，其特征在于：第一步中所述的生物质选自木屑、竹屑、棉花杆、稻草、椰子壳、板栗壳的一种或以上。