[發明專利]一種用于除鉻的磁性可回收復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210140046.8
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114534684A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 鄧泉榮;石柳;盧坤;黃瑧耀;王戈明;王升高
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/70;C02F1/30;B01J23/78;B01J37/10;C02F101/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;劉洋

本發明公開了一種用于除鉻的磁性可回收復合材料的制備方法，配制Cu¹⁺鹽、Fe³⁺鹽和Ca²⁺鹽的混合溶液，加入強堿充分攪拌，轉移至反應釜水熱反應，得到產物離心洗滌至中性后烘干、研磨處理，制得Ca摻雜銅鐵礦結構CuFeO₂粉體材料(Ca?CuFeO₂)；將所得Ca?CuFeO₂和TiO₂(B)粉體混合均勻，經研磨退火處理，得到Ca?CuFeO₂/TiO₂(B)復合材料；本發明所得復合材料的方法，操作簡便，成本低，安全可靠；Ca摻雜提高了CuFeO₂的比表面積和對Cr(VI)的吸附能力，降低了CuFeO₂的載流子轉移電阻；TiO₂(B)復合促進了光生載流子的有效分離，使復合材料具有優異的吸附和光催化還原Cr(VI)溶液性能，在光電催化等領域中具有優異的應用前景。

技術領域

本發明材料技術領域，具體涉及一種用于除鉻的磁性可回收復合材料的制備方法。

背景技術

有機物、重金屬、放射性核素、塑料等是水中的主要污染物，其中，重金屬具有生物積累性與持久性而受到廣泛關注，包括銅、鎘、鋅、鉛、汞、砷、鉻等。金屬加工、電鍍、制革等行業含鉻廢氣和廢水的排放均會使水體和土壤受到污染。工業含鉻廢水中主要是鉻(VI)的化合物，鉻(VI)被發現具有高度致癌性和致畸性，其對生物體的毒性是鉻(III)的500～1000倍，世界衛生組織將飲用水中的Cr(VI)最大濃度限制為0.05mg/L。

CuFeO₂作為銅鐵礦結構氧化物中的一種，由地球上儲存豐富、便宜易得的Cu、Fe元素組成，且化學性質穩定。CuFeO₂間接帶隙寬度為1.0eV～2.1eV，700nm處光吸收可達7.5×10⁴cm^-1，能夠有效吸收幾乎整個可見光范圍，且CuFeO₂有很強的還原能力，被廣泛應用于吸附和光催化去除重金屬離子領域，如有效吸附和光催化還原Cr(VI)。但由范德華力或其他相互作用使得CuFeO₂納米顆粒易團聚造成吸附性差，以及載流子的復合速率快等缺點，不利于作為催化劑進行催化反應。因此，抑制CuFeO₂納米顆粒的團聚增加活性位點、降低光生載流子的復合、增加光生載流子的傳輸性能以提高其吸附和催化活性已成為亟待解決的關鍵性問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種用于除鉻的磁性可回收復合材料的制備方法，通過Ca摻雜降低CuFeO₂納米顆粒團聚和提高載流子傳輸性能，通過p-CuFeO₂與n-TiO₂構建異質結促進光生載流子的分離，有效抑制載流子復合，得到用于除鉻的磁性可回收Ca-CuFeO₂/TiO₂復合材料。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

一種用于除鉻的磁性可回收復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備鈣Ca摻雜CuFeO₂材料；

配制Cu¹⁺鹽、Fe³⁺鹽和Ca²⁺鹽的混合溶液，加入強堿充分攪拌，轉移至反應釜水熱反應，得到產物離心洗滌至中性后烘干、研磨處理，制得Ca摻雜銅鐵礦結構CuFeO₂粉體材料(Ca-CuFeO₂)；

(2)制備Ca-CuFeO₂/TiO₂(B)復合材料；