[发明专利]镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料，由Bi₂WO₆和Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄组成，其中Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄与Bi₂WO₆的质量比为1‑4：10。本发明还公开了制备该镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料的方法。该镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料，其可见光响应范围宽，可见光催化活性高，且易于通过磁分离技术回收，重复使用性能稳定。

技术领域

本发明属于复合材料制备方法技术领域，具体涉及一种镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料，还涉及一种制备镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料的方法。

背景技术

钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种结构最为简单的Aurivillius型氧化物，其Bi6s轨道和O2p轨道杂化形成价带(VB)，W5d轨道形成导带(CB)。由于Bi₂WO₆禁带宽度较窄(约为2.7eV)，可吸收部分可见光而被激发，因而在环境净化和新能源开发领域具有潜在的应用价值，成为目前广泛研究的光催化剂之一。然而作为光催化剂，Bi₂WO₆主要存在以下三个问题：一是光生电子/空穴(e-/h+)易复合，分离效率不高；二是可见光吸收范围相对较窄；三是Bi₂WO₆光催化剂使用中存在难以回收再利用的问题。前两个问题导致Bi₂WO₆的可见光催化活性有待于进一步提高，第三个问题则导致其作为光催化材料在实际应用中存在成本过高问题。

尖晶石型铁氧体(MFe₂O₄、M＝Ni，Zn，Co，Mg，Ca)具有独特的光、电、磁性能，在磁性材料、介电、超导、发光、催化、生物和医药等领域具有良好的应用前景，目前主要用作微波吸收剂和磁性记录材料，而作为光催化材料在光催化领域的应用研究尚处于起步阶段。尖晶石型镍锌铁氧体(Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄)对可见光具有良好的吸收，且具有磁性,在催化体系中易于通过磁分离技术回收，近年来在光催化领域的应用逐渐引起了人们的关注。然而，尖晶石型镍锌铁氧体禁带宽度很小，导致光生载流子易复合，且光生载流子的氧化和还原能力较弱，其光催化活性通常很低，作为光催化材料难以实际应用。

针对Bi₂WO₆和Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄作为光催化剂存在的问题，目前常用的改性策略有金属/非金属元素掺杂、贵金属表面沉积和半导体复合等，其中半导体复合既可拓展催化剂光谱响应范围，同时又可提高光生载流子分离效率，作为一种高效的改性方法而受到广泛关注。此外，解决催化材料的回收问题对推进光催化材料的实际应用具有重要意义，目前常用的回收方法有过滤、离心、磁分离等方法，其中磁分离由于操作简单，效率高等特点而成为研究的热点。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料，解决钨酸铋和镍锌铁氧体可见光催化活性不高，以及钨酸铋难以回收利用的问题。

本发明的第二个目的是提供一种制备镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料的方法，用于制备上述镍锌铁氧体/钨酸铋磁性复合光催化材料。

为了达到上述第一个目的，本发明所采用的第一种技术方案是：