BiFeO3-ZrO2复合材料、其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种光催化剂、其制备方法和应用，特别是涉及一种负载可见光光催化剂bifeo3的复合材料、其制备方法和应用，还涉及一种降解水中难降解有机污染物罗丹明的方法，应用于光催化材料技术领域。

背景技术：

当前，随着科学技术的进步、各产业的迅速发展和人口的不断增加，环境污染和能源短缺的问题渐渐凸显并日益严重和尖锐，己经成为制约社会发展和生活质量提高的瓶颈之一。有机污染物是环境污染问题的重要组成部分，同时也是治理的重难点之一。相当一部分有机污染物结构稳定、在自然条件下难以被降解而长时间存在、通过各种途径广阔散布，对动植物乃至人类产生持久的有害影响。以各种物理、化学方法处理此类污染物的传统方法曾相继产生并被广泛运用，但它们普遍存在降解不彻底、效率低下等问题，并有可能造成二次污染，因此，亟需一种更加行之有效的方法。光催化作为一门新兴技术，在处理有机污染物方面具有广阔的前景。光催化反应通常使用相对简单的设备，在易于控制的温和条件下进行，通过高级氧化，把有机污染物分解为co2、h2o和其它无毒无害的无机物，极少产生二次污染。其成本低廉、适用范围广等优点在环境污染治理方面都引起了广泛关注。

bifeo3是一种重要的可见光响应型半导体材料，禁带宽度为2.3ev，比tio2略窄，因此，在可见光区域有较强的光吸收性，它还不易发生光腐蚀，具有较好的光稳定性。但是，bifeo3单独使用时产生的光生电子-空穴容易复合，而抑制相应的光催化反应效率；纳米颗粒bifeo3光催化剂极易发生颗粒团聚，因此，单体bifeo3难以直接应用到实际废水中。此外，bifeo3光催化材料在非均相催化反应体系中的回收及重复利用也是现存的技术难题，导致光催化反应工艺成本较高，难以推广应用。

zro2是唯一一种将酸碱性和氧化还原性集于一体的金属氧化物半导体，具有比二氧化钛和氧化锌更负的导带(-1.0vvsnhe)和更正的价带(4.0vvsnhe)。而且，它具有比较大的比表面积，可以充当载体。已有研究证明其在复合材料催化剂中充当载体的优越性及可行性。但经文献检索和调查，未发现以氯氧化锆和bifeo3为原料，采用溶胶凝胶法，制备bifeo3-zro2可见光催化材料的方法的专利申请和文献报道。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种bifeo3-zro2复合材料、其制备方法和应用，通过改进的溶胶凝胶法，来制备bifeo3-zro2新材料，使bifeo3均匀分布于zro2上，使该材料的两组分的禁带得到耦合，从而拓宽整个复合材料对可见光的响应范围，增加其在可见光下的光催化活性；本发明通过对催化剂性能评价，确定一种具有优良可见光光催化性能的bifeo3-zro2复合材料的制备方法，制备一种负载型的新型高效稳定的可见光光催化剂。

为达到上述目的，采用如下发明构思：

通过控制复合材料中组分bifeo3和zro2的质量比，制备出具有高可见光光催化活性和稳定性的复合材料，从而提供一种性能优良的负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料的制备方法。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种bifeo3-zro2复合材料，将bifeo3均匀分布于载体材料zro2上，形成负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料，其中bifeo3和zro2的质量比为(0.25～0.67):1，并由bifeo3和zro2两种不同的半导体材料相接触界面区域形成异质结构。

作为本发明优选的技术方案，bifeo3和zro2的质量比为(0.38～0.67):1。

作为本发明优选的技术方案，负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为粒径不大于4μm的块状颗粒体形状，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。

一种本发明bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.按硝酸铋：硝酸铁：酒石酸的摩尔比为为1：1：2的比例分别称量硝酸铋、硝酸铁、酒石酸；上述硝酸铋优选采用五水合硝酸铋；上述硝酸铁优选采用九水合硝酸铁；

b.将在所述步骤a中称取的硝酸铋溶于蒸馏水中，在磁力搅拌过程中逐滴加入浓度不高于40wt.％的稀硝酸，直到硝酸铋完全溶解呈现澄清透明，配制硝酸铋溶液；将在所述步骤a中称取的硝酸铁和酒石酸溶于所述硝酸铋溶液中，充分搅拌，得到混合溶液；然后将混合溶液放入温度不高于140℃的烘箱中，进行干燥至少12小时，得到bifeo3前驱体；在将所得到的bifeo3前驱体研碎后，得到bifeo3前驱体粉末，然后将bifeo3前驱体粉末放入带盖的坩埚中，在坩埚上盖上盖子并放在马弗炉中，升温到不低于500℃的目标温度后，在目标温度下进行保温至少1小时，然后将经过热处理得到的产物冷却至室温，得到棕黄色纳米材料bifeo3；优选按照0.01mol硝酸铋与不多于100ml的蒸馏水进行混合的配比比例，将硝酸铋溶于蒸馏水中，制备硝酸铋溶液；

c.采用氯氧化锆作为原始反应物原料，按照0.01mol氯氧化锆与不多于10ml的蒸馏水进行混合的配比比例，将氯氧化锆溶于蒸馏水中，配制氯氧化锆溶液；上述氯氧化锆原料优选采用八水合氯氧化锆；

d.将在所述步骤c中得到的氯氧化锆溶液进行磁力搅拌，用氨水溶液调节氯氧化锆混合溶液的ph至10，得到zro2前驱液；优选氨水溶液的浓度不高于2mol/l；

e.采用溶胶凝胶法，按照bifeo3和zro2的质量比为(0.25～0.67):1的比例，将在所述步骤b中制备的bifeo3加入到在所述步骤d中制备得到的zro2前驱液中，继续在不低于75℃的水浴锅中进行搅拌至少4小时，直至得到凝胶，然后将凝胶转移到温度不低于110℃的烘箱中，进行干燥至少12小时，得到干凝胶；优选通过调节bifeo3和zro2两种单体的质量比及溶胶凝胶法的反应条件来制备一系列催化剂bifeo3-zro2复合材料；

f.将在所述步骤e中所得干凝胶研磨成粉末，作为复合材料焙烧前驱体，将干凝胶粉末转移到坩埚中，并置于马弗炉中，控制温度不低于500℃，对干凝胶粉末焙烧至少3小时，然后将焙烧产物冷却至室温，最终得到产物bifeo3-zro2复合材料。

一种本发明bifeo3-zro2复合材料的应用，作为负载型可见光光催化剂，在光催化反应器中，在可见光条件和bifeo3-zro2复合材料共存的条件下，使待处理溶液中的难降解有机物罗丹明b进行降解。

一种聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料，以聚合物作为载体基质，将本发明bifeo3-zro2复合材料块状颗粒局部与聚合物材料表面的结合界面固化，将bifeo3-zro2复合材料块状颗粒作为可见光光催化剂活性点位材料，将bifeo3-zro2复合材料块状颗粒均匀分散分布并连接固定在聚合物表面，使聚合物表面形成可见光光催化剂的活性点位阵列表界面。

一种本发明聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料的制备方法，将bifeo3-zro2复合材料块状颗粒局部与聚合物材料表面的结合界面固化，得到聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料初产品；然后，用蒸馏水对聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料初产品进行洗涤，再超声处理至少60分钟，以去除在聚合物材料表面连接不牢的bifeo3-zro2纳米粉末颗粒；最后，将制品再次放入烘箱中，在不高于60℃下进行干燥处理至少30分钟，再将制品冷却到室温，即得最终产品聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料。

本发明可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料催化降解难降解有机物机理如下：

在可见光激发下，半导体bifeo3价带上的电子e^-跃迁至它的导带上，从而产生光生电子-空穴对。由于复合材料中两半导体组分的禁带宽度不同和价带、导带位置的偏差，光生电子会转移到载体zro2上，导致光生电子、空穴的有效分离；同时，光生电子也可被水中o2捕获，生成·o2^-自由基，而光生空穴可与水中oh^-/h2o反应生成·oh自由基，空穴、·o2^-及·oh均能与有机物发生反应，将其分解为一些有机小分子，乃至矿化成co2和h2o等无机小分子。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料能够高效催化降解难降解有机污染物，所制备的光催化剂以zro2为载体，bifeo3均匀地分布在其表面，通过形成异质结，抑制光生电子-空穴的复合，拓展了对可见光的吸收范围，提高了光催化反应的效率，克服了单一半导体的光催化性能不佳的缺点，此外，所制备的光催化剂还具有良好的稳定性和重复使用性；

2.本发明通过两种半导体材料的复合，能有效改善纳米单体的光催化活性并增强复合材料的稳定性；此外，本发明将bifeo3纳米光催化剂固定在载体上，能解决光催化材料在非均相催化反应体系中的回收及重复利用的难题。

附图说明

图1是本发明实施例一～实施例四获得的bifeo3-zro2可见光催化材料的xrd图。其中曲线a是本发明实施例一获得的bifeo3-zro2可见光催化材料的xrd曲线，曲线b是实施例二获得的bifeo3-zro2可见光催化材料的xrd曲线，其中曲线c是实施例三获得的bifeo3-zro2可见光催化材料的xrd曲线，曲线d是实施例四获得的bifeo3-zro2可见光催化材料的xrd曲线。

图2是本发明实施例一可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料的sem图。

图3是本发明实施例一～实施例四可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料分别与可见光共存条件下，对水中有机物罗丹明b的降解率曲线对比图。其中曲线a是本发明实施例一获得的bifeo3-zro2复合材料分别与可见光共存条件下对水中有机物罗丹明b的降解率曲线，曲线b是实施例二获得的bifeo3-zro2复合材料分别与可见光共存条件下对水中有机物罗丹明b的降解率曲线，其中曲线c是实施例三获得的bifeo3-zro2复合材料分别与可见光共存条件下对水中有机物罗丹明b的降解率曲线，曲线d是实施例四获得的bifeo3-zro2复合材料分别与可见光共存条件下对水中有机物罗丹明b的降解率曲线。

图4是本发明实施例一可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料在连续5次循环使用过程中水中有机物罗丹明b的降解曲线图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，一种bifeo3-zro2复合材料，bifeo3均匀分布于载体材料zro2上，形成负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料，其中bifeo3和zro2的质量比为0.43:1，并由bifeo3和zro2两种不同的半导体材料相接触界面区域形成异质结构。本实施例负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。

一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.分别称取0.01mol的bi(no3)3·5h2o、0.01mol的fe(no3)3·9h2o、0.02mol的酒石酸；

b.按照0.01molbi(no3)3与100ml的蒸馏水进行混合的配比比例，将在所述步骤a中称取的bi(no3)3·5h2o溶于蒸馏水中，在磁力搅拌过程中逐滴加入浓度为40wt.％的稀硝酸，直到硝酸铋完全溶解呈现澄清透明，配制硝酸铋溶液；将在所述步骤a中称取的硝酸铁和酒石酸溶于所述硝酸铋溶液中，充分搅拌，得到混合溶液；然后将混合溶液放入温度为140℃的烘箱中，进行干燥12小时，得到bifeo3前驱体；再将所得到的bifeo3前驱体研碎后，得到bifeo3前驱体粉末，然后将bifeo3前驱体粉末放入带盖的陶瓷坩埚中，在陶瓷坩埚上盖上盖子并放在马弗炉中，升温到500℃的目标温度后，在目标温度下进行保温1小时，然后将经过热处理得到的产物冷却至室温，得到棕黄色纳米材料bifeo3；

c.采用八水合氯氧化锆作为原始反应物原料，将0.01mol氯氧化锆于10ml蒸馏水中，进行混合，配制氯氧化锆溶液；

d.将在所述步骤c中得到的氯氧化锆溶液进行磁力搅拌，用浓度为2mol/l的氨水溶液调节氯氧化锆混合溶液的ph至10，得到zro2前驱液；

e.采用溶胶凝胶法，将0.53g的在所述步骤b中制备的bifeo3加入到0.01mol的在所述步骤d中制备得到的zro2前驱液中，继续在75℃的水浴锅中进行搅拌4小时，直至得到凝胶，然后将凝胶转移到温度为110℃的烘箱中，进行干燥12小时，得到干凝胶；本实施例按照bifeo3和zro2的质量比为0.43:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶；

f.将在所述步骤e中所得干凝胶研磨成粉末，作为复合材料焙烧前驱体，将干凝胶粉末转移到坩埚中，并置于马弗炉中，控制温度500℃，对干凝胶粉末焙烧3小时，然后将焙烧产物冷却至室温，最终得到产物bifeo3-zro2复合材料。

通过本实施例上述工艺步骤制得的负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料经x射线衍射分析，如图1所示，可发现其组成为bifeo3和zro2两种晶体。通过本实施例上述工艺步骤制得的负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料经扫描电子显微镜测试分析，如图2所示，可知负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。

本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料能作为负载型可见光光催化剂，在光催化反应器中，在可见光条件和bifeo3-zro2复合材料共存的条件下，使待处理溶液中的难降解有机物罗丹明b进行降解。通过本实施例上述工艺步骤制得的新型bifeo3-zro2复合材料经可见光下催化降解罗丹明b溶液的试验，如图3所示，发现在所制备的bifeo3-zro2复合材料作为催化剂作用下，水中罗丹明b能够达到98％的降解率。本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料作为催化剂，经连续5次循环使用后，如图4所示，对水中有机物罗丹明b的降解率仍能达到91％。本实施例制备的可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料能够高效催化降解难降解有机污染物，所制备的光催化剂以zro2为载体，bifeo3均匀地分布在其表面，通过形成异质结，抑制光生电子-空穴的复合，拓展了对可见光的吸收范围，提高了光催化反应的效率，克服了单一半导体的光催化性能不佳的缺点，此外，所制备的光催化剂还具有良好的稳定性和重复使用性。在可见光激发下，半导体bifeo3价带上的电子e^-跃迁至它的导带上，从而产生光生电子-空穴对。由于复合材料中两半导体组分的禁带宽度不同和价带、导带位置的偏差，光生电子会转移到载体zro2上，导致光生电子、空穴的有效分离；同时，光生电子也可被水中o2捕获，生成·o2^-自由基，而光生空穴可与水中oh^-/h2o反应生成·oh自由基，空穴、·o2^-及·oh均能与有机物发生反应，将其分解为一些有机小分子，乃至矿化成co2和h2o等无机小分子。

本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，bifeo3均匀分布于zro2上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料bifeo3-zro2共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明b能被有效降解。本实施例将制备bifeo3加入到zro2的前驱体溶液中，充分搅拌，通过氨水溶液调节ph，用溶胶凝胶法，制得负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料。本实施例制备工艺过程中按照bifeo3和zro2的质量比为0.43:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶，最终制得的负载型bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，还具有良好的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

c.本步骤与实施例一相同；

d.本步骤与实施例一相同；

e.采用溶胶凝胶法，将0.41g的在所述步骤b中制备的bifeo3加入到0.01mol的在所述步骤d中制备得到的zro2前驱液中，继续在75℃的水浴锅中进行搅拌4小时，直至得到凝胶，然后将凝胶转移到温度为110℃的烘箱中，进行干燥12小时，得到干凝胶；本实施例按照bifeo3和zro2的质量比为0.33:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶；

f.本步骤与实施例一相同。

通过本实施例上述工艺步骤制得的新型bifeo3-zro2复合材料经x射线衍射分析，如图1所示，可发现其组成为bifeo3和zro2两种晶体。本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，bifeo3均匀分布于zro2上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料bifeo3-zro2共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明b能被有效降解。本实施例将制备bifeo3加入到zro2的前驱体溶液中，充分搅拌，通过氨水溶液调节ph，用溶胶凝胶法，制得负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料。本实施例制备工艺过程中按照bifeo3和zro2的质量比为0.33:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶，最终制得的负载型bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。如图3所示，本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明b的降解率达到85.0％，还具有良好的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

在本实施例中，一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

c.本步骤与实施例一相同；

d.本步骤与实施例一相同；

e.采用溶胶凝胶法，将0.66g的在所述步骤b中制备的bifeo3加入到0.01mol的在所述步骤d中制备得到的zro2前驱液中，继续在75℃的水浴锅中进行搅拌4小时，直至得到凝胶，然后将凝胶转移到温度为110℃的烘箱中，进行干燥12小时，得到干凝胶；本实施例按照bifeo3和zro2的质量比为0.54:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶；

f.本步骤与实施例一相同。

通过本实施例上述工艺步骤制得的新型bifeo3-zro2复合材料经x射线衍射分析，如图1所示，可发现其组成为bifeo3和zro2两种晶体。本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，bifeo3均匀分布于zro2上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料bifeo3-zro2共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明b能被有效降解。本实施例将制备bifeo3加入到zro2的前驱体溶液中，充分搅拌，通过氨水溶液调节ph，用溶胶凝胶法，制得负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料。本实施例制备工艺过程中按照bifeo3和zro2的质量比为0.54:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶，最终制得的负载型bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。如图3所示，本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明b的降解率达到94.0％，还具有良好的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。

实施例四：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

c.本步骤与实施例一相同；

d.本步骤与实施例一相同；

e.采用溶胶凝胶法，将0.82g的在所述步骤b中制备的bifeo3加入到0.01mol的在所述步骤d中制备得到的zro2前驱液中，继续在75℃的水浴锅中进行搅拌4小时，直至得到凝胶，然后将凝胶转移到温度为110℃的烘箱中，进行干燥12小时，得到干凝胶；本实施例按照bifeo3和zro2的质量比为0.67:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶；

f.本步骤与实施例一相同。

通过本实施例上述工艺步骤制得的新型bifeo3-zro2复合材料经x射线衍射分析，如图1所示，可发现其组成为bifeo3和zro2两种晶体。本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，bifeo3均匀分布于zro2上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料bifeo3-zro2共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明b能被有效降解。本实施例将制备bifeo3加入到zro2的前驱体溶液中，充分搅拌，通过氨水溶液调节ph，用溶胶凝胶法，制得负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料。本实施例制备工艺过程中按照bifeo3和zro2的质量比为0.67:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶，最终制得的负载型bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。如图3所示，本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明b的降解率达到92.0％，还具有良好的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。

实施例五：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

c.本步骤与实施例一相同；

d.本步骤与实施例一相同；

e.采用溶胶凝胶法，将0.31g的在所述步骤b中制备的bifeo3加入到0.01mol的在所述步骤d中制备得到的zro2前驱液中，继续在75℃的水浴锅中进行搅拌4小时，直至得到凝胶，然后将凝胶转移到温度为110℃的烘箱中，进行干燥12小时，得到干凝胶；本实施例按照bifeo3和zro2的质量比为0.25:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶；

f.本步骤与实施例一相同。

本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，bifeo3均匀分布于zro2上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料bifeo3-zro2共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明b能被有效降解。本实施例将制备bifeo3加入到zro2的前驱体溶液中，充分搅拌，通过氨水溶液调节ph，用溶胶凝胶法，制得负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料。本实施例制备工艺过程中按照bifeo3和zro2的质量比为0.25:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶，最终制得的负载型bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明b的降解率达到78.0％，还具有良好的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。

实施例六：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

c.本步骤与实施例一相同；

d.本步骤与实施例一相同；

e.采用溶胶凝胶法，将0.47g的在所述步骤b中制备的bifeo3加入到0.01mol的在所述步骤d中制备得到的zro2前驱液中，继续在75℃的水浴锅中进行搅拌4小时，直至得到凝胶，然后将凝胶转移到温度为110℃的烘箱中，进行干燥12小时，得到干凝胶；本实施例按照bifeo3和zro2的质量比为0.38:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶；

f.本步骤与实施例一相同。

本实施例制备的bifeo3-zro2复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，bifeo3均匀分布于zro2上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料bifeo3-zro2共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明b能被有效降解。本实施例将制备bifeo3加入到zro2的前驱体溶液中，充分搅拌，通过氨水溶液调节ph，用溶胶凝胶法，制得负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料。本实施例制备工艺过程中按照bifeo3和zro2的质量比为0.38:1，通过溶胶凝胶法制备干凝胶，最终制得的负载型bifeo3-zro2复合材料的微观形貌为块状颗粒体形状，块状颗粒的粒径不大于4μm，在zro2表面上负载的bifeo3纳米颗粒的平均粒径不大于150nm。本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明b的降解率达到91.0％，还具有良好的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。

实施例七：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种本实施例bifeo3-zro2复合材料的制备方法，通过调节bifeo3和zro2两种单体的质量比及溶胶凝胶法的反应条件来制备一系列催化剂bifeo3-zro2复合材料。根据将bifeo3-zro2复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂的要求，来调整工艺条件，获得目标产品，本实施例方法控制方便，易于实现，可以通过引入自动化控制手段和高通量制备工艺，实现不同的目标产品制备工艺的选择与优化，并实现快速制备催化剂bifeo3-zro2复合材料，并进行产品制造的工艺成本控制。

实施例八：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料的制备方法，将bifeo3-zro2复合材料块状颗粒局部与聚合物材料表面的结合界面固化，得到聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料初产品；然后，用蒸馏水对聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料初产品进行洗涤，再超声处理60分钟，以去除在聚合物材料表面连接不牢的bifeo3-zro2纳米粉末颗粒；最后，将制品再次放入烘箱中，在60℃下进行干燥处理30分钟，再将制品冷却到室温，即得最终产品聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料。本实施制备的聚合物-bifeo3-zro2三维复合材料，以聚合物作为载体基质，将本发明bifeo3-zro2复合材料块状颗粒局部与聚合物材料表面的结合界面固化，将bifeo3-zro2复合材料块状颗粒作为可见光光催化剂活性点位材料，将bifeo3-zro2复合材料块状颗粒均匀分散分布并连接固定在聚合物表面，使聚合物表面形成可见光光催化剂的活性点位阵列表界面。zro2与bifeo3形成复合物会极大地抑制光生电子-空穴对的复合以及减少纳米颗粒bifeo3的团聚现象从而提高光催化活性。而进一步将bifeo3-zro2复合材料块状颗粒结合于聚合物基体上，消除了粉末催化剂存在的问题：传统的粉末催化剂易流失，造成材料浪费和对环境产生不利影响的危害、纳米粉末催化剂易团聚，分离回收困难，从而导致催化剂重复使用难以实现、实际应用性差。此外，本实施例适用于有机、无机和有机-无机杂化纳米粉末多种粉末状光催化剂的固定化，并且用于固定化的基体材料也包括如pp(聚丙烯)、ps(聚苯乙烯)和pvc(聚氯乙烯)之一或者其混合的聚合物，为制备易分离回收、易循环使用的可见光光催化剂，从而促进光催化技术在水和废水处理中的应用提供可行的技术支持。本实施例三维复合光催化剂具有制备方法简单，在使用条件下，化学和热稳定性高、环境友好、低成本和宏观有型优点。

本发明上述实施例将制备的bifeo3加入到合成zro2的前驱液中，充分搅拌，通过氨水溶液调节ph，用溶胶凝胶法制得负载型可见光光催化剂bifeo3-zro2复合材料。制得的负载型bifeo3-zro2复合材料形貌为块状，且bifeo3均匀分布在载体zro2上。本发明上述实施例将bifeo3纳米光催化剂固定在载体上能解决光催化材料在非均相催化反应体系中的回收及重复利用的难题，zro2与bifeo3形成复合物会极大地抑制光生电子-空穴对的复合以及减少纳米颗粒bifeo3的团聚现象从而提高光催化活性。通过调节反应条件，可以控制产物的晶粒尺寸和形貌，改变材料的微观结构、相组成和化学性质，具有显著的产业应用价值。本发明上述实施例负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明b的降解率能达到98％，还具有良好的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明bifeo3-zro2复合材料、其制备方法和应用的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。