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本发明公开了一种碳包覆四氧化三铁复合材料及其制备方法和应用,其包括将三价可溶性铁盐与二价可溶性铁盐混合水溶液与碱性水溶液反应后固液分离,水洗至中性后将固相干燥得到磁性四氧化三铁纳米粒子;随后将磁性四氧化三铁纳米粒子溶液置于60℃超声条件下,将二甲基吡啶胺以物质的量1:1的比例逐滴滴入溶液中形成悬浮液,滴完后继续超声30分钟;将悬浮液水浴烘干;将烘干后的固体煅烧后得到碳包裹的磁性四氧化三铁纳米粒子(Fe3O4@C)分解臭氧催化剂。该制备方法工艺简单,条件温和,且所得到的产品对臭氧表现出优异的催化分解性能,可快速将臭氧分解成无毒无害的氧气,且具有良好的抗湿性,可应用于高湿度环境中的臭氧催化分解。