[发明专利]一种含氧空位的铁酸锌热催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于热催化材料技术领域，具体涉及一种含氧空位的铁酸锌热催化剂及其制备方法和应用。制备方法包括如下步骤：将锌盐和铁盐加入去离子水中，保持搅拌并使其充分溶解；加入聚乙二醇，继续搅拌，得到溶胶；将溶胶置于烘箱烘干，得前驱体；将所得前驱体研磨，在空气环境下进行煅烧，得目标产物。本发明利用锌盐和铁盐制备出含氧空位的铁酸锌，其原料廉价易得，成本较低，环境友好。且合成的铁酸锌结构稳定，具有较高的热催化活性。本发明提供的含氧空位的铁酸锌热催化材料，氧空位能够在导带下形成施主能级，从而缩小带隙宽度，减少电子跃迁的能量，表现出良好的催化活性。

技术领域

本发明属于热催化材料技术领域，具体涉及一种含氧空位的铁酸锌热催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的高速发展，环境和能源问题愈加突显，如何高效治理环境污染并寻找可替代化石燃料的清洁能源成为二十一世纪可持续发展的核心主题。催化技术在太阳能环境净化方面具有广阔的发展前景，有害的有机物和无机物的降解通常通过光催化、热催化、生物降解、电催化降解进行。其中，热催化是一种有效的降解途径，它能分解大部分对人体和环境有害的物质，近年来，收到了科研工作者的广泛关注。

铁酸锌是一种尖晶石结构的铁氧体，它具有较窄的带隙(1.9ev)、良好的光敏性、环保、结构稳定，也是一种很有前途的有机污染物矿化材料。其合成过程温度低、纯度高、均匀性好等优点，合成后的铁酸锌具有较大的比表面积和丰富的氧空位。氧空位能够在导带下形成施主能级，从而缩小带隙宽度，减少电子跃迁的能量。然而，很少有人报道铁酸锌的热催化，通过研究，铁酸锌在热催化中具有较高的催化活性，这也促进铁酸锌在降解气体污染物方面的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氧空位的铁酸锌热催化剂及其制备方法，该方法简单、方便、低成本、条件温和、有利于大规模生产。

本发明采用的技术方案为：一种含氧空位的铁酸锌热催化剂，制备方法包括如下步骤：

1)将锌盐和铁盐加入去离子水中，保持搅拌并使其充分溶解；

2)加入聚乙二醇，继续搅拌，得到溶胶；

3)将步骤2)所得溶胶置于烘箱烘干，得前驱体；

4)将步骤3)所得前驱体研磨，在空气环境下进行煅烧，得目标产物。

优选地，上述的一种含氧空位的铁酸锌热催化剂，所述铁盐为九水硝酸铁、三氯化铁或氧化铁。

优选地，上述的一种含氧空位的铁酸锌热催化剂，所述锌盐为六水硝酸锌、二水乙酸锌、醋酸锌或氯化锌。

优选地，上述的一种含氧空位的铁酸锌热催化剂，按摩尔比，锌盐:铁盐：聚乙二醇＝1.5-3：3-6：1-2。

优选地，上述的一种含氧空位的铁酸锌热催化剂，步骤3)，所述烘干的温度为100-120℃。

优选地，上述的一种含氧空位的铁酸锌热催化剂，所述煅烧温度为300-700℃，时间为2h。

上述的一种含氧空位的铁酸锌热催化剂在热催化降解气体污染物中的应用。

优选地，上述的应用，所述气体污染物为异丙醇。

优选地，上述的应用，方法如下：于的流动反应容器中，加入权利要求1所述的含氧空位的铁酸锌热催化剂，再加入异丙醇，在100℃-180℃下催化降解。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用锌盐和铁盐制备出含氧空位的铁酸锌，其原料廉价易得，成本较低，环境友好。且合成的铁酸锌结构稳定，具有较高的热催化活性。

2.本发明提供的含氧空位的铁酸锌热催化材料，氧空位能够在导带下形成施主能级，从而缩小带隙宽度，减少电子跃迁的能量，表现出良好的催化活性。