[发明专利]一种CuFeO2/生物炭复合磁性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种CuFeO₂/生物炭复合磁性材料及其制备方法，将姜秆经碳化制备的原始姜秆生物炭与一定量的Fe³⁺盐和Cu²⁺盐在水中进行混合，搅拌条件下持续加入强碱溶液，将上述溶液转移至水热反应釜中，在一定温度下进行水热反应，将水热后的产物经自然降温，再用去离子水清洗、抽滤、烘干至恒重，得到CuFeO₂/生物炭复合磁性材料。本发明得到的CuFeO₂/生物炭复合材料比表面积大，具有一定的磁性，且制备方法无需外加还原剂，成本低、周期短、纯度高、适合大量制备。

技术领域

本发明属于生物炭制备技术领域，具体地说涉及一种CuFeO₂/生物炭复合磁性材料及其制备方法。

背景技术

CuFeO₂作为铜铁矿型氧化物中的一种，由地球上储存丰富且无毒的Cu、Fe 元素组成，禁带宽度为1.3-2.1eV，常作为光催化剂用于可见光下制氢，还原水中重金属和降解有机染料。此外，CuFeO₂中双金属Fe和Cu之间的氧化还原反应 (Fe²⁺/Fe³⁺和Cu⁺/Cu²⁺)对于Fenton反应具有协同作用，Cu⁺的存在既可以在较宽pH值下催化H₂O₂产生·OH，又可以促进Fe³⁺的还原，加速Fenton反应的进行，也被作为异相Fenton催化剂降解水中有机污染物。因此，关于铜铁矿型结构 CuFeO₂材料制备的研究是当前的热点。

目前，制备CuFeO₂/生物炭材料常见的方法有溶胶-凝胶法、固相烧结法和水热法。其中水热法无需烧结，这可避免在烧结过程中晶粒长大，杂质容易混入等缺点，同时可大幅降低制备CuFeO₂/生物炭材料的反应温度。在水热合成 CuFeO₂/生物炭过程中，所选用的铜源均为Cu²⁺，需在反应过程中外加还原剂使其转化为Cu⁺，增加了制备成本，不利于大规模工业化生产。因此，如何降低 CuFeO₂/生物炭催化剂制备成本和提高其催化活性已成为亟待解决关键性问题。

发明内容

针对现有技术的种种不足，发明人在长期实践中研究设计出一种CuFeO₂/生物炭复合磁性材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种CuFeO₂/生物炭复合磁性材料的制备方法，将原始姜秆在温度为 300～750℃下进行碳化，碳化时间为90min，经碳化制备的姜秆生物炭与浓度为 10mmol/L～30mmol/L的Fe³⁺盐和浓度为10mmol/L～30mmol/LCu²⁺盐在水中进行混合，搅拌条件下持续加入浓度为50g/L～80g/L的氢氧化钠溶液或浓度为 50g/L～80g/L的氢氧化钾溶液，将上述溶液转移至水热反应釜中，在温度为 100～200℃下进行水热反应，反应时间为6-48小时，将水热后的产物经自然降温至室温，再用去离子水清洗2-3遍再抽滤，最后将抽滤后的产物置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥至恒重，得到CuFeO₂/生物炭复合材料。

进一步地，所述Fe³⁺盐为氯化铁、九水合硝酸铁、硫酸铁或五水合草酸铁中的任意一种。

进一步地，所述Cu²⁺盐为氯化铜、三水合硝酸铜或五水合硫酸铜中的任意一种。

一种CuFeO₂/生物炭复合磁性材料，根据上述的制备方法制备得到，其比表面积大、吸附效果好。

本发明的有益效果是：