的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多孔納米CoFe204的制備方法，屬于光催化材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)化進程的加快，能源危機和環(huán)境危機日益嚴重，可再生新能源的開發(fā)備 受關(guān)注。太陽能作為一種清潔能源，是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、全球各國均能夠 自由和平利用的能源，也是各種可再生能源如生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、水能等其它能源之 本。各國政府都十分重視可再生能源的開發(fā)，可再生能源是各國大力投資的熱點研宄領(lǐng)域。
[0003] 光催化劑是一類開發(fā)利用太陽能必備的半導(dǎo)體材料。目前，已被科學(xué)家們研宄的 半導(dǎo)體光催化劑種類繁多，如Ti0 2、CdS、SrTi03、Ru02、ZnO和Fe20 3等。CoFe 204作為一類半 導(dǎo)體光催化劑，具有穩(wěn)定性好、難溶、環(huán)境友好、帶隙窄、資源豐富和應(yīng)用成本低等特點，尤 其是與其它半導(dǎo)體復(fù)合時，可有效提高光催化活性，是應(yīng)用前景看好的光催化劑之一。
[0004] 材料的結(jié)構(gòu)與性能密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)決定性能，材料結(jié)構(gòu)的可控制備是材料科學(xué)領(lǐng) 域的熱點研宄方向，是制備高性能材料的重要手段。目前關(guān)于納米材料可控制備方法的研 宄報道很多。自1987年P(guān)enner等人提出了納米材料的模板合成方法以來，模板法因具有 工藝簡單、操作方便、能耗低等優(yōu)點，受到了廣泛的關(guān)注。利用模板法，通過改變模板的直徑 和其它工藝參數(shù)可以獲得形狀和大小可控的納米材料。目前已經(jīng)用于納米晶、納米薄膜、半 導(dǎo)體、納米管和納米線等材料的制備，在納米材料制備領(lǐng)域具有重要的地位，成為制備高性 能納米材料的重要手段。
[0005] CoFe204納米化和多孔化是提高CoFe 204光催化效率的有效方法之一。制備多孔納 米C〇Fe 204可采用模板法，模板主要有微乳液模板、乳液模板、離子型表面活性劑模板、非離 子型表面活性劑模板、嵌段共聚物模板、組合物模板（如聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇） 和單分散聚合物顆粒模板等。通過溶膠凝膠反應(yīng)，C 〇Fe204溶膠以次價鍵與模板作用形成骨 架結(jié)構(gòu)，然后采取溶劑萃取法或高溫焙燒法除去模板，從而得到與模板尺寸相當?shù)目籽?。?是，使用上述傳統(tǒng)的模板制備多孔納米C 〇Fe204時，無論是采用焙燒法還是萃取法除去模板 都存在嚴重缺陷。焙燒法除去模板時，由于要除盡模板的溫度高，會造成孔道的坍塌，使制 成的多孔納米C 〇Fe204半導(dǎo)體光催化劑表面缺陷太多，成為電子-空穴的復(fù)合中心，降低光 催化效率。萃取法則難以徹底除盡模板，使得多孔納米C 〇Fe204半導(dǎo)體光催化劑的純度降 低，導(dǎo)致光催化性能下降。因此，如何制備孔道無坍塌、表面無缺陷、模板無殘留和高比表面 積的多孔納米C 〇Fe204半導(dǎo)體光催化劑是一個重要課題。
[0006] 由于升華物易升華而容易除去，因此，本發(fā)明通過采用升華溫度適當?shù)幕衔餅?模板制備CoFe 204溶膠，再加熱使模板升華除去即可制得多孔納米CoFe 204。與傳統(tǒng)的模板 法相比，本發(fā)明采用升華物為模板可制備結(jié)構(gòu)可控、孔道無坍塌、表面無缺陷、模板無殘留 和比表面積大的多孔納米C 〇Fe204半導(dǎo)體光催化劑。目前，關(guān)于以可升華的化合物為模板制 備多孔納米C 〇Fe204半導(dǎo)體光催化劑的方法尚未見文獻報道，為多孔納米CoFe 204的制備開 辟了一條新途徑，具有重要的實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所述的一種多孔納米CoFe204的制備方法，提供一種以鐵鹽、鈷鹽、堿、去離 子水為原料，通過攪拌反應(yīng)制備得到C 〇Fe204溶膠；CoFe 204溶膠經(jīng)超聲分散后，按一定的比 例加入有機溶劑和可升華的化合物模版，通過水-有機溶劑混合溶劑熱法反應(yīng)后，產(chǎn)物經(jīng) 蒸餾除去混合溶劑、加熱處理除去可升華的化合物模版、冷卻、洗滌、干燥和研磨工藝過程， 即得到多孔納米CoFe 204。
[0008] 本發(fā)明所述的一種多孔納米CoFe204的制備方法，所制得的多孔納米CoFe 204，在可 見光和太陽光為光源的條件下，可直接用于光催化降解有機污染物和光催化分解水制氫， 也可通過與其它半導(dǎo)體復(fù)合的方法，進一步制得活性更高的光催化劑，在可見光和太陽光 為光源的條件下，用于光催化降解有機污染物和光催化分解水制氫；
[0009] 本發(fā)明所述的一種多孔納米CoFe204的制備方法，采用如下技術(shù)方案：
[0010] 1、按鐵鹽、鈷鹽、堿、去離子水、有機溶劑和可升華的化合物模版的質(zhì)量百分 比為（0.001 %?70%) : (0.00001 %?70%) : (0.001 %?55%) : (0.001 %? 90%) : (0.001%?90%) : (0.001%?90%)的比例，將鐵鹽、鈷鹽與去離子水總用量 的一半混合，攪拌溶解得到鐵鹽和鈷鹽的混合溶液，將堿與去離子水總用量的另一半混合， 攪拌溶解得到堿溶液，攪拌下將鐵鹽和鈷鹽的混合溶液滴加入堿溶液中，滴加完后繼續(xù)攪 拌反應(yīng)1?24h，產(chǎn)物經(jīng)離心分離和洗滌操作并重復(fù)三次，再離心分離得到C 〇Fe204溶膠；按 C〇Fe20 4溶膠與去離子水的質(zhì)量比為1 : 2?10的比例混合后，用頻率為20KHz?1MHz、 功率為30W?15KW的超聲波分散0. lh?20h，加入有機溶劑和可升華的化合物模版，通過 水-有機溶劑混合溶劑熱法在100?250°C下反應(yīng)0. 5?20h，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾除去混合溶劑 后，按每分鐘〇. 5?3°C的升溫速度升溫到400?800°C，加熱處理0. 5?24h除去可升華 的化合物模版，再經(jīng)冷卻、研磨、洗滌、過濾、干燥和研磨工藝過程，即得到多孔納米C〇Fe 204 粉末。
[0011] 2、本發(fā)明所述的一種多孔納米CoFe204的制備方法，其顯著的特點是：采用傳統(tǒng)的 微乳液模板、乳液模板、離子型表面活性劑模板、非離子型表面活性劑模板、嵌段共聚物模 板、組合物模板（如聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇）和單分散聚合物顆粒模板等模板，通 過溶膠凝膠反應(yīng)使C 〇Fe204溶膠以次價鍵與模板作用形成骨架結(jié)構(gòu)，然后采取溶劑萃取法 或高溫焙燒法除去模板時，都存在嚴重缺陷，如造成孔道坍塌、表面缺陷、比表面積低和模 板殘留等問題，降低光催化效率；與傳統(tǒng)的模板相比，以華物為模板時，升華物易升華而容 易除盡，因此，通過采用升華溫度適當?shù)幕衔餅槟０逯苽銫 〇Fe204溶膠，再加熱處理除去 升華物，去模板即可制得結(jié)構(gòu)可控、孔道無坍塌、表面無缺陷、模板無殘留和比表面積大的 多孔納米C 〇Fe204，有利于提高光催化效率。
[0012] 3、本發(fā)明所