[发明专利]微米/纳米ZnFe2

说明书

本发明涉及一种微米/纳米ZnFe₂O₄‑Fe₂O₃异质结复合涂层的制备方法、由上述方法制备的异质结复合涂层及其在光催化降解有机污染物中的应用。通过改进液相感应等离子喷涂技术，并对液相进料进行改进，采用分离的液相悬浮液作为喷涂材料，在基体上制备了ZnFe₂O₄含量可调节的具有微米/纳米结构的ZnFe₂O₄‑Fe₂O₃异质结复合涂层。本发明无需繁琐的提前靶材制备工序，制备得到的微米/纳米异质结构材料同时具有多孔结构；在感应等离子喷涂过程中通过调节两者液料输送速度来控制ZnFe₂O₄‑Fe₂O₃异质结复合涂层中ZnFe₂O₄的含量。有效提高光电催化性能。

技术领域

本发明属于复合涂层技术领域，特别是涉及一种微米/纳米ZnFe₂O₄-Fe₂O₃异质结复合涂层的制备方法、由上述方法制备的异质结复合涂层及其在光催化降解有机污染物中的应用。

背景技术

光催化作用机理是当光照射至半导体表面时，能量hv大于禁带宽度Eg的光电子被吸收而将价带的电子激发到导带，在半导体中产生光生电子和空穴。所产生的光生电子和孔穴分别具有强还原性和强氧化性。F_e2O₃是非常重要且具有潜力的稳定高效的光阳极材料,已成为近年来研究的热点；然而，Fe₂O₃诸如电荷传输差、表面复合严重、电荷转移动力学缓慢等限制了其实际应用。ZnFe₂O₄纳米材料为尖晶石结构是一种具有较高光催化活性并对可见光敏感的半导体催化剂。现有技术中对ZnFe₂O₄-Fe₂O₃做了大量研究。

中国专利CN109837516A公开了一种磁控溅射制备ZnFe₂O₄/Fe₂O₃三维异质结纳米材料的方法，分别以Fe和ZnO作为靶材，Fe靶材通过直流溅射源进行溅射，ZnO靶材通过射频溅射源进行溅射，对Fe靶材和ZnO靶材同时进行磁控溅射，溅射完成后，取出产物并放置在马沸炉中高温退火处理，得到具有复杂纳米结构的ZnFe₂O₄/Fe₂O₃三维异质结纳米材料。操作简便，制备快捷，重复性高，成本低廉，制备得到的材料具有异质结的三维复合纳米结构，有效的提升了反应表面积，可以制造出不同掺杂比的复合材料，从而有效地提升复合材料的光电催化性。

“α-Fe₂O₃/ZnFe₂O₄复合粉体制备及其光催化降解亚甲基蓝”采用共沉淀焙烧法制备了不同α-Fe₂O₃/ZnFe₂O₄摩尔比的α-Fe₂O₃/ZnFe₂O₄异质结复合粉体。结果表明，与单相α-Fe₂O₃或ZnFe₂O₄相比，复合材料的光催化活性显著提高，α-Fe₂O₃/ZnFe₂O₄摩尔比1:1时光催化性能最佳，光学带隙为1.94eV，对太阳光谱的利用率约为41％，210min内对亚甲基蓝溶液的降解率达99.65％。然而该方法并不适合涂层的制备。