[发明专利]一种CF/Fe2

说明书

本发明公开了一种CF/Fe₂O₃/ZrO₂复合可见光催化剂及其制备方法，它涉及一种可见光催化剂及其制备方法。本发明的制备方法包含以下步骤：（1）将碳纤维进行预处理；（2）将一定量的氧氯化锆和硫酸铁混合溶于去离子水中，搅拌溶解过程中加入适量碳纤维，得到混合溶液；（3）在超声搅拌状态下将氨水溶液或氢氧化钠溶液缓慢加入混合溶液中，产生沉淀；（4）沉淀经洗涤、烘干、研磨、高温煅烧得到CF/Fe₂O₃/ZrO₂复合可见光催化剂。本发明利用超声沉淀法制备出纳米级的复合可见光催化剂，可有效处理水中的抗生素。本发明的制备方法原料易得，工艺简单，操作方便，制备成本低，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，特别涉及一种CF/Fe₂O₃/ZrO₂复合可见光催化剂及其制备方法。

背景技术

水体环境中的抗生素问题是人类面临新的健康危害。光催化技术是一种能够有效利用太阳能，并将太阳能转化为化学能的新技术。光催化技术能够将环境中的有机污染物转换为友好、无污染的CO₂和H₂O，不会对环境产生二次污染，从而解决环境污染问题。光催化技术作为一种能够有效解决环境污染的手段，成为越来越多研究者关注的重点。

目前，国内研究最多的半导体光催化材料主要是金属氧化物和硫化物，其中最具代表性的是TiO₂及其改性得到的复合光催化剂。但是，TiO₂光催化剂及其改性材料的制备方法较为繁琐，反应的工艺条件相对苛刻，且改性选用的原料昂贵，因此生产成本较高，不适合大规模工业化生产。

ZrO₂本身具有良好稳定的光电化学性质，而且同时具有表面酸性、碱性和氧化性、还原性。ZrO₂是一种性能优良的P型半导体材料，容易产生氧空穴，更具有光活性，同时ZrO₂具有无毒、无污染、耐磨耐腐蚀等特点。但是ZrO₂的禁带宽度较宽（大于3.65 eV）,只能吸收波长小于300 nm的紫外光，对近紫外和可见范围的光利用率较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种CF/Fe₂O₃/ZrO₂复合可见光催化剂及其制备方法，旨在增加ZrO₂光催化剂在可见光区域的催化活性，解决传统可见光催化剂对水体环境中的有机污染物的光催化活性低、处理周期长、处理效果不佳，以及制备方法复杂、成本高等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种CF/Fe₂O₃/ZrO₂复合可见光催化剂及其制备方法，包括如下步骤：

（1）将碳纤维进行预处理；

（2）将一定量的氧氯化锆和硫酸铁混合溶于去离子水中，搅拌溶解过程中加入适量碳纤维，得到混合溶液；

（3）在超声搅拌状态下将氨水溶液或氢氧化钠溶液缓慢加入混合溶液中，产生沉淀；

（4）沉淀经洗涤、烘干、研磨、高温煅烧即可得到CF/Fe₂O₃/ZrO₂复合可见光催化剂。

优选地，所属步骤（1）中，将一定量的碳纤维放入烧杯中，加入超纯水没过材料，放置电磁炉上400-500℃加热30-60 min。

进一步地，所述步骤（2）中，硫酸铁中的铁和氧氯化锆中的锆的摩尔比为（0.1-0.4）:1。

进一步地，所述步骤（2）中，碳纤维与氧氯化锆的质量比为（0.01-1）:1。