[发明专利]一种磁性α‑Fe2O3‑δCδ/FeVO4‑x+δCx‑δ异质结光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

FeVO₄是一种由丰富的地表元素构成的窄带隙半导体光催化剂(Eg＝2.06eV)，存在四种晶体结构，分别是：单斜型，正交I型、正交II型和三斜型。其中，三斜型的FeVO₄是一种三维网络结构，通过Fe-O多面体和VO₄四面体相结合产生，在这样的层状结构中，存在着层隙空间，是光反应的活化区域，同时结构中的夹层还可以成为光生电子结合的受体，因而三斜型FeVO₄最具有光催化潜力。目前，有很多研究者报道合成了钒酸铁纳米粒子并表征了它们的磁性能，电性能及光催化性能，说明FeVO₄将是一种具有很大潜力的绿色可回收光催化剂。

在半导体光催化领域，光生电子空穴的复合一直以来是该领域的重要难题，极大的限制了其广泛应用。为了解决这一难题，科研工作者们提出了诸多改性措施，比如贵金属表面沉积、离子掺杂、半导体复合、催化剂载体等，均取得有效进展。其中，非金属元素C、N、F等的原子半径与O原子半径相近，可取代晶体网络结构中的O，使晶格结构发生一定程度的畸变，从而改变形貌或者有可能生成杂质能级，有利于促进光催化剂与目标降解物的接触，提高光响应活性。如专利“一种N-FeVO₄/Fe₂O₃复合光催化剂及其制备方法和应用”中N直进入FeVO₄的晶格中提高了光催化活性。同时，通过半导体复合形成异质结受到了广泛关注，若形成异质结的两种半导体的能带位置可相互匹配，那么其光生载流子可通过异质结结构进行传输，从而达到分离的目的。因此，选择合适的制备方法及制备条件合成异质结光催化剂，将成为一种重要的有效提高光催化效果的措施。

迄今为止，利用水热法制备磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的工作尚未见报道，也没有专利和文献报道过用C同时对α-Fe₂O₃和FeVO₄进行晶格取代制备磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂及其制备方法和应用，采用水热法进行反应，实现非金属元素C的掺杂，有效合成了α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，使光响应强度提高，光生载流子的分离率提高，并具有一定的磁性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将FeCl₃·6H₂O溶于水中，搅拌均匀，得到FeCl₃·6H₂O溶液；将NH₄VO₃溶于水中，搅拌均匀，得到NH₄VO₃溶液；

2)将FeCl₃·6H₂O溶液和NH₄VO₃溶液按照Fe:V＝1:1的摩尔配比混合均匀，得到混合液，然后调节混合液的pH值为7.5～8.5；

3)向调节了pH值后的混合液中加入葡萄糖，搅拌均匀，得到前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为(0.01～0.15):1:1；