[发明专利]Fe3O4@ZnO@N-C复合光催化材料的制备方法

权利要求书

1.一种Fe₃O₄@ZnO@N-C复合光催化材料的制备方法，其特征在于：以平均粒径为100～150nm的亚微米尺寸的磁性Fe₃O₄纳米粒子作为载体，通过负载ZnO制备出Fe₃O₄@ZnO复合催化剂，然后利用Zn²⁺与二-甲基咪唑之间的络合作用，在Fe₃O₄@ZnO外层沉积一层金属有机框架材料ZIF-8，制备出Fe₃O₄@ZnO@ZIF-8复合材料，最后通过热处理工艺将ZIF-8转变成ZnO和氮掺杂的碳，从而得到Fe₃O₄@ZnO@N-C复合光催化材料。

2.根据权利要求1所述Fe₃O₄@ZnO@N-C复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.合成Fe₃O₄磁性纳米粒子材料：

取1.0～3.0g的FeCl₃·6H₂O、0.5～1.0g的柠檬酸钠和3.0～5.0g的无水乙酸钠加入100mL醇类溶剂中，搅拌至少30min，使其完全溶解混合，然后将得到的混合溶液转移至反应釜中，在150～200℃加热5～10h进行水热反应，得到水热产物混合液，然后进行磁性分离，得到黑色产物，再用乙醇和蒸馏水将产物各清洗至少三次，然后将得到的固体进行真空干燥，即得Fe₃O₄磁性纳米粒子材料；

b.合成Fe₃O₄@ZnO材料：

取1.0～3.0g的Zn(Ac)₂·H₂O和0.5～1.0g的NaOH各溶解在40mL蒸馏水中，分别得到Zn(Ac)₂·H₂O溶液和NaOH溶液；然后在不断搅拌下，将NaOH溶液加入至Zn(Ac)₂·H₂O溶液中，搅拌均匀后，得到原料混合液；取0.1～0.5g在所述步骤a制得的Fe₃O₄磁性纳米粒子材料加入至原料混合液中，待超声至少10min后，将加入Fe₃O₄的原料混合液转移至反应釜中，在150～200℃加热10～20h，得到水热产物混合液；然后磁性分离得到产物，用乙醇和蒸馏水将产物各清洗至少三次，然后将得到的固体进行真空干燥，即得Fe₃O₄@ZnO材料；

c.Fe₃O₄@ZnO@ZIF-8中间产物的制备：

取0.1～0.5g在所述步骤b制得的Fe₃O₄@ZnO材料和0.1～0.5g的2-甲基咪唑加入至32mL含有DMF和水的混合溶剂的反应釜中，待超声至少10min后，将反应釜转移至烘箱中，在50～80℃加热10～30h，得到水热产物混合液；然后磁性分离得到产物，用乙醇将产物各清洗至少三次，然后将得到的固体进行真空干燥，即得Fe₃O₄@ZnO@ZIF-8中间产物，将Fe₃O₄@ZnO包覆于ZIF-8的金属有机框架中，形成包络结构；

d.合成Fe₃O₄@ZnO@N-C复合光催化材料：

在氮气或惰性气体氛围下，将在所述步骤c制得的Fe₃O₄@ZnO@ZIF-8中间产物在500～900℃进行退火处理1～4h，然后在空气氛围下并在200～400℃进行煅烧处理1～5h，即得到Fe₃O₄@ZnO@N-C复合光催化材料。