的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多孔纳米CoFe204的制备方法，属于光催化材料领域。
【背景技术】
[0002] 随着工业化进程的加快，能源危机和环境危机日益严重，可再生新能源的开发备 受关注。太阳能作为一种清洁能源，是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、全球各国均能够 自由和平利用的能源，也是各种可再生能源如生物质能、风能、海洋能、水能等其它能源之 本。各国政府都十分重视可再生能源的开发，可再生能源是各国大力投资的热点研宄领域。
[0003] 光催化剂是一类开发利用太阳能必备的半导体材料。目前，已被科学家们研宄的 半导体光催化剂种类繁多，如Ti0 2、CdS、SrTi03、Ru02、ZnO和Fe20 3等。CoFe 204作为一类半 导体光催化剂，具有稳定性好、难溶、环境友好、带隙窄、资源丰富和应用成本低等特点，尤 其是与其它半导体复合时，可有效提高光催化活性，是应用前景看好的光催化剂之一。
[0004] 材料的结构与性能密切相关，结构决定性能，材料结构的可控制备是材料科学领 域的热点研宄方向，是制备高性能材料的重要手段。目前关于纳米材料可控制备方法的研 宄报道很多。自1987年Penner等人提出了纳米材料的模板合成方法以来，模板法因具有 工艺简单、操作方便、能耗低等优点，受到了广泛的关注。利用模板法，通过改变模板的直径 和其它工艺参数可以获得形状和大小可控的纳米材料。目前已经用于纳米晶、纳米薄膜、半 导体、纳米管和纳米线等材料的制备，在纳米材料制备领域具有重要的地位，成为制备高性 能纳米材料的重要手段。
[0005] CoFe204纳米化和多孔化是提高CoFe 204光催化效率的有效方法之一。制备多孔纳 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、离子型表面活性剂模板、非离 子型表面活性剂模板、嵌段共聚物模板、组合物模板（如聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇） 和单分散聚合物颗粒模板等。通过溶胶凝胶反应，C 〇Fe204溶胶以次价键与模板作用形成骨 架结构，然后采取溶剂萃取法或高温焙烧法除去模板，从而得到与模板尺寸相当的孔穴。但 是，使用上述传统的模板制备多孔纳米C 〇Fe204时，无论是采用焙烧法还是萃取法除去模板 都存在严重缺陷。焙烧法除去模板时，由于要除尽模板的温度高，会造成孔道的坍塌，使制 成的多孔纳米C 〇Fe204半导体光催化剂表面缺陷太多，成为电子-空穴的复合中心，降低光 催化效率。萃取法则难以彻底除尽模板，使得多孔纳米C 〇Fe204半导体光催化剂的纯度降 低，导致光催化性能下降。因此，如何制备孔道无坍塌、表面无缺陷、模板无残留和高比表面 积的多孔纳米C 〇Fe204半导体光催化剂是一个重要课题。
[0006] 由于升华物易升华而容易除去，因此，本发明通过采用升华温度适当的化合物为 模板制备CoFe 204溶胶，再加热使模板升华除去即可制得多孔纳米CoFe 204。与传统的模板 法相比，本发明采用升华物为模板可制备结构可控、孔道无坍塌、表面无缺陷、模板无残留 和比表面积大的多孔纳米C 〇Fe204半导体光催化剂。目前，关于以可升华的化合物为模板制 备多孔纳米C 〇Fe204半导体光催化剂的方法尚未见文献报道，为多孔纳米CoFe 204的制备开 辟了一条新途径，具有重要的实际意义。
【发明内容】
[0007] 本发明所述的一种多孔纳米CoFe204的制备方法，提供一种以铁盐、钴盐、碱、去离 子水为原料，通过搅拌反应制备得到C 〇Fe204溶胶；CoFe 204溶胶经超声分散后，按一定的比 例加入有机溶剂和可升华的化合物模版，通过水-有机溶剂混合溶剂热法反应后，产物经 蒸馏除去混合溶剂、加热处理除去可升华的化合物模版、冷却、洗涤、干燥和研磨工艺过程， 即得到多孔纳米CoFe 204。
[0008] 本发明所述的一种多孔纳米CoFe204的制备方法，所制得的多孔纳米CoFe 204，在可 见光和太阳光为光源的条件下，可直接用于光催化降解有机污染物和光催化分解水制氢， 也可通过与其它半导体复合的方法，进一步制得活性更高的光催化剂，在可见光和太阳光 为光源的条件下，用于光催化降解有机污染物和光催化分解水制氢；
[0009] 本发明所述的一种多孔纳米CoFe204的制备方法，采用如下技术方案：
[0010] 1、按铁盐、钴盐、碱、去离子水、有机溶剂和可升华的化合物模版的质量百分 比为（0.001 %?70%) : (0.00001 %?70%) : (0.001 %?55%) : (0.001 %? 90%) : (0.001%?90%) : (0.001%?90%)的比例，将铁盐、钴盐与去离子水总用量 的一半混合，搅拌溶解得到铁盐和钴盐的混合溶液，将碱与去离子水总用量的另一半混合， 搅拌溶解得到碱溶液，搅拌下将铁盐和钴盐的混合溶液滴加入碱溶液中，滴加完后继续搅 拌反应1?24h，产物经离心分离和洗涤操作并重复三次，再离心分离得到C 〇Fe204溶胶；按 C〇Fe20 4溶胶与去离子水的质量比为1 : 2?10的比例混合后，用频率为20KHz?1MHz、 功率为30W?15KW的超声波分散0. lh?20h，加入有机溶剂和可升华的化合物模版，通过 水-有机溶剂混合溶剂热法在100?250°C下反应0. 5?20h，产物经蒸馏除去混合溶剂 后，按每分钟〇. 5?3°C的升温速度升温到400?800°C，加热处理0. 5?24h除去可升华 的化合物模版，再经冷却、研磨、洗涤、过滤、干燥和研磨工艺过程，即得到多孔纳米C〇Fe 204 粉末。
[0011] 2、本发明所述的一种多孔纳米CoFe204的制备方法，其显著的特点是：采用传统的 微乳液模板、乳液模板、离子型表面活性剂模板、非离子型表面活性剂模板、嵌段共聚物模 板、组合物模板（如聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇）和单分散聚合物颗粒模板等模板，通 过溶胶凝胶反应使C 〇Fe204溶胶以次价键与模板作用形成骨架结构，然后采取溶剂萃取法 或高温焙烧法除去模板时，都存在严重缺陷，如造成孔道坍塌、表面缺陷、比表面积低和模 板残留等问题，降低光催化效率；与传统的模板相比，以华物为模板时，升华物易升华而容 易除尽，因此，通过采用升华温度适当的化合物为模板制备C 〇Fe204溶胶，再加热处理除去 升华物，去模板即可制得结构可控、孔道无坍塌、表面无缺陷、模板无残留和比表面积大的 多孔纳米C 〇Fe204，有利于提高光催化效率。
[0012] 3、本发明所