CN104971751B - 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 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性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，以FeCl₃·6H₂O为铁源，NH₄VO₃为钒源，搅拌均匀后调节pH＝7.5～8.5，再加入葡萄糖得前驱溶液，将前驱液进行水热反应，再将反应产物煅烧制得具有磁性的α‑Fe₂O_3‑δC_δ/FeVO_4‑x+δC_x‑δ异质结光催化剂。本发明通过将葡萄糖中的C掺杂进入FeVO₄和Fe₂O₃晶格中，实现了其在两相中相对含量的可控变化，有效提高了光催化剂的电子‑空穴分离率、光催化效率及使用稳定性，同时异质结光催化剂的磁性能得到了一定程度的提高，将有利于实现其在实际使用过程中的磁性回收。

Description

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

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；

4)将前驱液放入水热反应釜中，在210～230℃下反应15～17h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀洗涤、干燥，得到基础粉体；

5)将基础粉体在540～560℃下煅烧110～130min，即得到磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

所述步骤1)中FeCl₃·6H₂O溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，NH₄VO₃溶液的浓度为0.1～0.3mol/L。

所述步骤1)和步骤3)中的搅拌均匀是搅拌25～35min。

所述步骤2)中FeCl₃·6H₂O溶液和NH₄VO₃溶液混合时是将NH₄VO₃溶液逐滴滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中。

所述步骤2)中用浓度为3～5mol/L的NaOH溶液调节前驱液的pH值。

所述步骤4)中水热反应釜的填充比为50～55％。

所述步骤4)中的洗涤是用去离子水和无水乙醇将沉淀洗涤至中性；所述的干燥是在65～75℃下干燥11～13h。

制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂为α-Fe₂O₃和FeVO₄的异质结晶体，其中FeVO₄为三斜相，空间结构群为P-1，在光催化剂中所占的质量分数为50～95％；α-Fe₂O₃为菱方结构，空间结构群为R-3c:H，在光催化剂中所占的质量分数为5～50％；并且掺杂入的C原子中一部分C原子进入α-Fe₂O₃的晶格，形成α-Fe₂O_3-δC_δ，剩余部分的C原子进入FeVO₄晶格，形成FeVO_4-x+δC_x-δ，从而构成磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，其中0<δ<x，x和δ由掺杂入的C原子的量决定。

当制备过程中前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.1:1:1时，制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的剩余磁化强度为0.167emu/g。

磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂在光催化降解有机物方面的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法，将FeCl₃·6H₂O溶液和NH₄VO₃溶液按照Fe:V＝1:1的摩尔配比混合后，通过调节混合液的pH为7.5～8.5，控制形成α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结，并且加入葡萄糖进行非金属元素C的掺杂，而且通过葡萄糖含量控制异质结中两相半导体的相对含量，采用水热法进行反应得到基础粉体后，将基础粉体进行煅烧，即得到具有磁性的α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。该方法工艺简单、设备要求低、实验条件容易达到、掺杂量容易控制，通过将葡萄糖中的C掺杂进入FeVO₄和Fe₂O₃晶格中，实现了其在两相中相对含量的可控变化，有效提高了光催化剂的电子-空穴分离率、光催化效率及使用稳定性，同时使异质结光催化剂的磁性能得到了一定程度的提高，将有利于实现其在实际使用过程中的磁性回收。

本发明制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂为α-Fe₂O₃和FeVO₄的异质结晶体，其中FeVO₄为三斜相，空间结构群为P-1，在光催化剂中所占的质量分数为50～95％；α-Fe₂O₃为菱方结构，空间结构群为R-3c:H，在光催化剂中所占的质量分数为5～50％；并且掺杂入的C原子中一部分C原子进入α-Fe₂O₃的晶格，形成α-Fe₂O_3-δC_δ，剩余部分的C原子进入FeVO₄晶格，形成FeVO_4-x+δC_x-δ，从而构成磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，其中0<δ<x，x和δ由掺杂入的C原子的量决定。本发明实现了非金属元素C的掺杂，合成的α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂中的晶格结构发生一定程度的畸变，提高了其光响应强度，同时可通过异质结结构实现光生载流子的有效分离，提高光催化效率，因此该异质结光催化剂可用于降解环境中的有机物。此外，该异质结光催化剂具有一定的剩余磁化强度，利于光催化剂的磁性回收，实现其绿色应用。

附图说明

图1是本发明实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的XRD图；其中(a)为整体图，(b)为(a)的局部角度的放大图，10％、5％、15％分别表示实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，0％为按照本发明的方法不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结。

图2是本发明实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的Rietveld精修图，其中10％、5％、15％分别表示实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，0％为按照本发明的方法不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结。

图3是本发明实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂对罗丹明B的光催化降解图，其中(a)为不同催化剂对罗丹明B的光催化性能图，10％、5％、15％分别表示实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂对罗丹明B的降解曲线，0％为按照本发明的方法不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结对罗丹明B的降解曲线，RhB为不加催化剂时罗丹明B的自身降解曲线；(b)为实施例2制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂在不同时间下降解罗丹明B的吸光度曲线。

图4是本发明实施例1制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的矿化效果及稳定性实验图，其中(a)为矿化效果图，(b)为光催化循环实验图，(c)为实验前后的XRD对比图。

图5是本发明实施例1制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的磁滞回线图，其中10％为实施例1制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的磁滞回线，0％为按照本发明的方法不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结的磁滞回线。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

本发明制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂为α-Fe₂O₃和FeVO₄的异质结晶体，其中FeVO₄为三斜相，空间结构群为P-1，在光催化剂中所占的质量分数为50～95％；α-Fe₂O₃为菱方结构，空间结构群为R-3c:H，在光催化剂中所占的质量分数为5～50％；并且掺杂入的C原子中一部分C原子进入α-Fe₂O₃的晶格，形成α-Fe₂O_3-δC_δ，剩余部分的C原子进入FeVO₄晶格，形成FeVO_4-x+δC_x-δ，从而构成磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，其中0<δ<x，x和δ由掺杂入的C原子的量决定。

下面结合附图和本发明优选的实施例对本发明的制备方法做进一步描述，所用原料均为分析纯。

实施例1：

步骤1：将FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，搅拌30min得到FeCl₃·6H₂O溶液，溶液浓度为0.2mol/L；将NH₄VO₃溶于去离子水中，搅拌30min得到NH₄VO₃溶液，溶液浓度为0.2mol/L；

步骤2，将NH₄VO₃溶液按照Fe﹕V＝1﹕1的摩尔配比缓慢滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌均匀，得到混合液；使用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节上述混合液的pH＝8；

步骤3，将葡萄糖加入上述混合液中，搅拌30min制得前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.1:1:1，记为C的掺杂量为10％；

步骤4，将前驱液按照52％的填充比放入水热反应釜中，在220℃下水热反应16h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，在70℃下干燥12h得到基础粉体；

步骤5，将基础粉体在550℃下煅烧120min，制得磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

实施例2：

步骤1：将FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，搅拌30min得到FeCl₃·6H₂O溶液，溶液浓度为0.2mol/L；将NH₄VO₃溶于去离子水中，搅拌30min得到NH₄VO₃溶液，溶液浓度为0.2mol/L；

步骤2，将NH₄VO₃溶液按照Fe﹕V＝1﹕1的摩尔配比缓慢滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌均匀，得到混合液；使用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节上述混合液的pH＝8；

步骤3，将葡萄糖加入上述混合液中，搅拌30min制得前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.05:1:1，记为C的掺杂量为5％；

步骤4，将前驱液按照51％的填充比放入水热反应釜中，在220℃下水热反应16h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，在70℃下干燥12h得到基础粉体；

步骤5，将基础粉体在550℃下煅烧120min，制得磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

实施例3：

步骤1：将FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，搅拌30min得到FeCl₃·6H₂O溶液，溶液浓度为0.2mol/L；将NH₄VO₃溶于去离子水中，搅拌30min得到NH₄VO₃溶液，溶液浓度为0.2mol/L；

步骤2，将NH₄VO₃溶液按照Fe﹕V＝1﹕1的摩尔配比缓慢滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌均匀，得到混合液；使用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节上述混合液的pH＝8；

步骤3，将葡萄糖加入上述混合液中，搅拌30min制得前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.15:1:1，记为C的掺杂量为15％；

步骤4，将前驱液按照53％的填充比放入水热反应釜中，在220℃下水热反应16h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，在70℃下干燥12h得到基础粉体；

步骤5，将基础粉体在550℃下煅烧120min，制得磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

图1是本发明实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的XRD图，其中(a)为整体图，(b)为(a)的局部角度的放大图，10％、5％、15％分别表示实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，0％为按照本发明的方法不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结。从图1可看出，在控制原料盐溶液浓度、填充比、前驱液pH值及C掺杂量的情况下，均制得了磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。与未掺杂制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结相比，所有α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的衍射峰都向小角度发生了偏移，即晶面间距变大，说明原子半径大的C原子(0.077nm)取代了原子半径较小的O原子(0.074nm)。

图2和表1是本发明实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的Rietveld精修图，及所获取的结构信息。其中10％、5％、15％分别表示实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，0％为按照本发明的方法不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结。从图2和表1中可以看出，FeVO₄和α-Fe₂O₃的空间群分别归为P-1和R-3c:H，随着C掺杂进入FeVO₄晶格中，Fe₂O₃含量减少，促进了FeVO₄(012)和(-201)晶面的生长，而抑制了Fe₂O₃(104)和(110)晶面的生长。

表1

图3是本发明实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂对罗丹明B的光催化降解图，其中(a)为不同催化剂对罗丹明B的光催化性能图，10％、5％、15％分别表示实施例1-3制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂对罗丹明B的降解曲线，0％为按照本发明的方法不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结对罗丹明B的降解曲线，RhB为不加催化剂时罗丹明B的自身降解曲线，纵坐标C/C₀为某时刻罗丹明B降解后的浓度与其初始浓度的比值；(b)为实施例2制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂在不同时间下降解罗丹明B的吸光度曲线。由图3可以看出实施例1制备的α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂经180min紫外光照射后，对RhB的降解率为69.30％。并且实施例1-3制得的α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂对RhB的降解率分别提高82.03％、70.79％、79.12％。其中对RhB降解率最高的是实施例1制得的α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，此时FeVO₄的含量增多(90.29％)，这个结果表明FeVO₄和α-Fe₂O₃之间形成了异质结结构，提高的光催化活性归因于在FeVO₄和α-Fe₂O₃界面之间有效电荷的转移。

图4是本发明实施例1制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的矿化效果及稳定性实验图，其中(a)为矿化效果图，(b)为光催化循环实验图，(c)为实验前后的XRD对比图。从图4中可看出TOC的含量逐渐降低，经过180min的紫外灯照射，42.86％的TOC被去除表明RhB的降解过程伴随着一部分的矿化作用。经过4次的光催化循环实验，光催化剂依然保持较高活性，证明所制磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂具有较好的使用稳定性。

图5是本发明实施例1制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的磁滞回线图，可看出不掺杂C时制得的α-Fe₂O₃/FeVO₄异质结表现出未饱和的磁滞回线，剩余磁化强度为0.064emu/g，实施例1制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂表现出饱和的磁滞回线，剩余磁化强度为0.167emu/g，磁性得到了明显的提高。

实施例4：

步骤1：将FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，搅拌25min得到FeCl₃·6H₂O溶液，溶液浓度为0.15mol/L；将NH₄VO₃溶于去离子水中，搅拌25min得到NH₄VO₃溶液，溶液浓度为0.15mol/L；

步骤2，将NH₄VO₃溶液按照Fe﹕V＝1﹕1的摩尔配比缓慢滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌均匀，得到混合液；使用浓度为3mol/L的NaOH溶液调节上述混合液的pH＝7.5；

步骤3，将葡萄糖加入上述混合液中，搅拌25min制得前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.01:1:1，记为C的掺杂量为1％；

步骤4，将前驱液按照50％的填充比放入水热反应釜中，在210℃下水热反应17h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，在65℃下干燥13h得到基础粉体；

步骤5，将基础粉体在540℃下煅烧130min，制得磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

经测试，所制样品为磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，具有一定的光催化性能和磁性能。

实施例5：

步骤1：将FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，搅拌35min得到FeCl₃·6H₂O溶液，溶液浓度为0.1mol/L；将NH₄VO₃溶于去离子水中，搅拌35min得到NH₄VO₃溶液，溶液浓度为0.1mol/L；

步骤2，将NH₄VO₃溶液按照Fe﹕V＝1﹕1的摩尔配比缓慢滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌均匀，得到混合液；使用浓度为4mol/L的NaOH溶液调节上述混合液的pH＝7.8；

步骤3，将葡萄糖加入上述混合液中，搅拌35min制得前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.03:1:1，记为C的掺杂量为3％；

步骤4，将前驱液按照54％的填充比放入水热反应釜中，在215℃下水热反应16.5h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，在68℃下干燥12.5h得到基础粉体；

步骤5，将基础粉体在545℃下煅烧125min，制得磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

经测试，所制样品为磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，具有一定的光催化性能和磁性能。

实施例6：

步骤1：将FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，搅拌28min得到FeCl₃·6H₂O溶液，溶液浓度为0.3mol/L；将NH₄VO₃溶于去离子水中，搅拌28min得到NH₄VO₃溶液，溶液浓度为0.3mol/L；

步骤2，将NH₄VO₃溶液按照Fe﹕V＝1﹕1的摩尔配比缓慢滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌均匀，得到混合液；使用浓度为3.5mol/L的NaOH溶液调节上述混合液的pH＝8.5；

步骤3，将葡萄糖加入上述混合液中，搅拌28min制得前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.08:1:1，记为C的掺杂量为8％；

步骤4，将前驱液按照55％的填充比放入水热反应釜中，在225℃下水热反应15.5h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，在72℃下干燥11.5h得到基础粉体；

步骤5，将基础粉体在555℃下煅烧115min，制得磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

经测试，所制样品为磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，具有一定的光催化性能和磁性能。

实施例7

步骤1：将FeCl₃·6H₂O溶于去离子水中，搅拌32min得到FeCl₃·6H₂O溶液，溶液浓度为0.25mol/L；将NH₄VO₃溶于去离子水中，搅拌32min得到NH₄VO₃溶液，溶液浓度为0.25mol/L；

步骤2，将NH₄VO₃溶液按照Fe﹕V＝1﹕1的摩尔配比缓慢滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌均匀，得到混合液；使用浓度为4.5mol/L的NaOH溶液调节上述混合液的pH＝8.2；

步骤3，将葡萄糖加入上述混合液中，搅拌32min制得前驱液，前驱液中C:Fe:V的摩尔比为0.12:1:1，记为C的掺杂量为12％；

步骤4，将前驱液按照52％的填充比放入水热反应釜中，在230℃下水热反应15h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，在75℃下干燥11h得到基础粉体；

步骤5，将基础粉体在560℃下煅烧110min，制得磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，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；其中FeCl₃·6H₂O溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，NH₄VO₃溶液的浓度为0.1～0.3mol/L；

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；其中FeCl₃·6H₂O溶液和NH₄VO₃溶液混合时是将NH₄VO₃溶液逐滴滴加到FeCl₃·6H₂O溶液中；

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；

4)将前驱液放入水热反应釜中，在210～230℃下反应15～17h，反应完成后自然冷却至室温，然后将反应生成的沉淀洗涤、干燥，得到基础粉体；

5)将基础粉体在540～560℃下煅烧110～130min，即得到磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂。

2.根据权利要求1所述的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤3)中的搅拌均匀是搅拌25～35min。

3.根据权利要求1所述的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中用浓度为3～5mol/L的NaOH溶液调节前驱液的pH值。

4.根据权利要求1所述的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中水热反应釜的填充比为50～55％。

5.根据权利要求1所述的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中的洗涤是用去离子水和无水乙醇将沉淀洗涤至中性；所述的干燥是在65～75℃下干燥11～13h。

6.权利要求1-5中任意一项所述的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的制备方法制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，其特征在于：该光催化剂为α-Fe₂O₃和FeVO₄的异质结晶体，其中FeVO₄为三斜相，空间结构群为P-1，在光催化剂中所占的质量分数为50～95％；α-Fe₂O₃为菱方结构，空间结构群为R-3c:H，在光催化剂中所占的质量分数为5～50％；并且掺杂入的C原子中一部分C原子进入α-Fe₂O₃的晶格，形成α-Fe₂O_3-δC_δ，剩余部分的C原子进入FeVO₄晶格，形成FeVO_4-x+δC_x-δ，从而构成磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，其中0<δ<x，x和δ由掺杂入的C原子的量决定。

7.根据权利要求6所述的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂，其特征在于：当制备过程中前驱液中的C:Fe:V的摩尔比为0.1:1:1时，制得的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂的剩余磁化强度为0.167emu/g。

8.权利要求6所述的磁性α-Fe₂O_3-δC_δ/FeVO_4-x+δC_x-δ异质结光催化剂在光催化降解有机物方面的应用。