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本发明的目的在于提供一种Z型磁性复合可见光催化剂及其制备与应用，其中通过对复合物的组成、制备方法的整个工艺流程设计等进行改进，以CdS、Fe3O4、TiO2三种成分构建复合光催化剂，并通过对各组分配比进行优选控制，能够有效解决二氧化钛光吸收范围窄、硫化镉易光腐蚀和粉末催化剂回收成本高等问题。本发明以磁性Fe3O4作为磁性中心，能够通过外部磁场回收光催化剂，同时拓宽了TiO2的光响应范围。此外，Fe3O4作为电子空穴陷阱，促进了Z型电子传输机制的形成，优化了光生载流子的分离，保持光生载流子的氧化还原能力，同时减少了CdS的光腐蚀过程。并且，本发明中的复合材料采用共沉淀法和水热法合成，工艺简单，可大规模制备。

本发明属于环境治理技术领域，公开了一种Z型磁性复合可见光催化剂及其制备与应用，其中制备方法是先将纳米TiO2与氯化铁水溶液和氯化亚铁水溶液进行加热回流反应生成TiO2/Fe3O4；然后将TiO2/Fe3O4与硝酸镉和硫脲一同进行水热反应，生成Z型磁性的CdS/Fe3O4/TiO2复合光催化剂。本发明通过对复合物的组成、制备方法的整个工艺流程设计等进行改进，以磁性Fe3O4作为磁性中心，能够通过外部磁场回收光催化剂，同时拓宽了TiO2的光响应范围；此外，Fe3O4作为电子空穴陷阱，促进了Z型电子传输机制的形成，优化了光生载流子的分离，保持光生载流子的氧化还原能力，同时减少了CdS的光腐蚀过程。

随着药物的大量使用，无法生物降解的有机污染物(如抗生素一类的有机物)在环境中检测的频率越来越高，并且已经证明会对人体造成潜在危害。光催化高级氧化具有反应条件温和和利用太阳能等优点，是解决水环境污染的有效途径。目前为止，由于二氧化钛的廉价、环境友好性和良好稳定性仍然是研究最多、应用最广的半导体材料，但光响应方位窄、光生载流子复合率高等问题限制了二氧化钛更大规模的应用。针对上述问题，研究者把制备二氧化钛基的复合光催化剂作为一个研究方向。

硫化镉是一种广泛研究的窄带隙半导体，带隙宽度为2.4eV，能够被可见光激发，同时具备优异的光电子传输能力，光催化活性好。现有研究已知，当两种半导体复合时，会改善界面处的电荷传输方式，促进光生电子-空穴对的分离，从而提高材料的光催化性能。然而，单一硫化镉在光照下不稳定，在光照下，硫化镉价带上产生的空穴会使硫化镉自身发生氧化腐蚀，从而使光催化活性降低。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

与现有技术相比，利用简单的两步水热法制备出Z型CdS/Fe3O4/TiO2复合材料，该方法具有工艺简单，条件温和等优点。本发明CdS/Fe3O4/TiO2复合材料能够取得以下有益效果：1、四氧化三铁作为磁性中心，使材料在使用后能够通过外部磁场分离；2、四氧化三铁的加入改善了二氧化钛的光吸收能力，拓宽了二氧化钛的光响应范围；3、在磁性光催化剂的研究中，四氧化三铁通常作为磁性中心，没有体现出四氧化三铁中Fe3+和Fe2+分别作为捕获电子和空穴陷阱的作用。本发明中通过对异质结进行设计，使用二氧化钛和硫化镉两种能级交错的半导体，除了材料自身所具有的特点外，它们的能带结构交错是有利于形成Z型异质结，使Fe3+和Fe2+分别与来自TiO2导带上的电子和来自CdS价带上的空穴反应，发挥了电子介体的作用，促进了Z型电子传输方式的形成。CdS价带上空穴的消耗减少了空穴对于CdS的光腐蚀；4、Z型电子传输机制保持了光生载流子的氧化还原能力，使TiO2价带上的氧化电位更高的空穴保留了下来，能够直接与有机物反应或者进一步生成强活性氧化物质羟基自由基(·OH)与有机物反应，有效增强了复合光催化剂的光降解能力。本发明尤其可通过将镉原子和钛原子的摩尔比更优选控制为1:2，能够形成完全异质结，复合可见光催化剂的效果最佳。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。