[發(fā)明專利]一種氮氛圍下熱處理的三氧化二鐵光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910621201.6
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110465292B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳其贊;羅東向;張夢龍;李潔
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J37/10;B01J37/08;B01J37/34;C01G49/06;C01B3/04;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明屬光催化氧化技術領域，公開了一種氮氛圍下熱處理的三氧化二鐵光催劑及其制備和應用。所述氮氛圍下熱處理的三氧化二鐵光催化劑是將三氯化鐵(III)六水合物置于去離子水中超聲，得三氯化鐵(III)前驅液液；將三氯化鐵(III)前驅液加入放置有導電基底的高溫反應釜中在80～160℃進行水熱反應；水熱反應結束后用去離子水沖洗，在干燥氣體流下干燥；在氮氣氛圍下500～700℃燒結制得。在氮氛圍下熱處理的三氧化二鐵光催化劑在其表面形成氮摻雜，可在三氧化二鐵本證能級的基礎上形成新的中間能級，從而達到對三氧化二鐵光催化劑的禁帶寬度Eg進行微調(diào)的目的，使Eg變窄，從而獲得更高的可見光的光吸收能力。

技術領域

本發(fā)明屬于光催化氧化技術領域，更具體地，涉及一種氮氛圍下熱處理的三氧化二鐵光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著社會的快速發(fā)展所帶來的能源需求和環(huán)境污染問題是我們?nèi)祟惉F(xiàn)今逃避不了的社會性問題。自從Fujishima和Honda首次使用半導體材料二氧化鈦在紫外光照射下裂解水制備氫氣實驗，為我們展現(xiàn)了一條全新的解決能源問題和環(huán)境問題的最理想的技術----光催化氧化技術。光催化氧化技術是利用可見光激發(fā)光催化材料(無機半導體、有機-無機半導體材料、高分子材料等。)獲得光生載流子，光生載流子轉移至半導體表面參與氧化還原反應。光催化材料可用于裂解水制氫，還原二氧化碳為有利用價值的一氧化碳，降解有機污染物等。

利用光催化氧化技術首要解決的問題是光催化劑的選擇。光催化劑必須具備有合適能級帶隙、合理的禁帶寬度、具有可見光響應、具有較好的光吸收能力等。這些因素都能直接影響光催化材料性能的好壞。如：二氧化鈦只對紫外光響應，而地表可接收的太陽光中，紫外線只占太陽光的百分之五不到，這非常不利于太陽光的利用。地表可接收的太陽光絕大部分分散于可見光區(qū)域和紅外線區(qū)域，380nm-780nm波長范圍的可見光能量約占太陽光的百分之四十七，紅外線區(qū)域波長范圍較寬，能量不集中，所以可響應380nm-780nn波長范圍可見光的光催化劑才是最為理想的光催化劑候選者。

三氧化二鐵的禁帶寬度Eg＝2.1eV，可響應小于590nm波長范圍的太陽光。此外，三氧化二鐵化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等非常好，自然界儲存量非常豐富，無毒，是一種很理想光催化材料。但三氧化二鐵由于光生電子-空穴對復合率較高，光生電子轉移率較低，使得其無法活動較好的光催化性能。目前有效的改性技術，如微觀形貌調(diào)控獲取特殊納米結構、摻雜調(diào)控禁帶寬度、助催化劑負載提高光生載流子的轉移速率等都可用于金屬氧化物半導體光催化劑。但這些技術存在一些不足之處，如無法很好的拓寬光催化劑可見光響應范圍，無法很好的增強光催化劑的光吸收能力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的不足之處，本發(fā)明首要目的在于提供一種三氧化二鐵光催化劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述三氧化二鐵光催化劑的制備方法。該方法簡單的水熱-燒結法，制備工藝簡單。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述三氧化二鐵光催化劑的應用。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案來實現(xiàn)：

一種氮氛圍下熱處理的三氧化二鐵光催化劑，所述氮氛圍下熱處理的三氧化二鐵光催化劑是將三氯化鐵(III)六水合物置于去離子水中超聲，得三氯化鐵(III)前驅液液；將三氯化鐵(III)前驅液加入放置有導電基底的高溫反應釜中在80～160℃進行水熱反應；水熱反應結束后用去離子水沖洗，在干燥氣體流下干燥；在氮氣氛圍下500～700℃燒結制得。

優(yōu)選地，所述三氯化鐵(III)六水合物的物質(zhì)的量和去離子水的體積比為(0.05～0.2)mmol：20ml。

優(yōu)選地，所述水熱反應的時間為1～4h。

優(yōu)選地，所述燒結的時間為1～4h。

優(yōu)選地，所述的導電基底為氟摻雜氧化錫、銦摻雜氧化錫或氟摻雜氧化鋅。