[發(fā)明專利]一種鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610037702.6
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105618101A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軍奇;劉輝;何選盟;朱振峰
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機環(huán)保催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵酸鎳修飾氮化 硼納米片復(fù)合材料，本發(fā)明還涉及該復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體光催化技術(shù)以其高效的特點日益受到人們的重視，用于解決環(huán)境 污染問題和太陽能轉(zhuǎn)換。對于高效光催化劑的選擇是半導(dǎo)體光催化技術(shù)最重 要的一個方面，目前，大約有200多種半導(dǎo)體可用于光催化反應(yīng)，但是，較 低的量子效率和嚴(yán)重的光腐蝕現(xiàn)象影響了大多數(shù)光催化劑的應(yīng)用。因此，如 何提高半導(dǎo)體光催化劑光生電子空穴的分離效率以抑制其快速復(fù)合是光催 化技術(shù)所面臨的問題。通常情況，催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、顆粒尺寸、形貌、特 定暴露晶面和表面修飾(如，貴金屬表面沉積、碳納米管修飾、石墨烯修飾 以及半導(dǎo)體復(fù)合等)是提高光生電子空穴分離效率的重要途徑，但是，這些 方法都是以提高光生電子的傳輸速率為基礎(chǔ)的，然而，通過提高光生空穴的 遷移速率以提高光生載流子的分離效率卻被忽視。目前，改變光生空穴的遷 移速率有兩種方法，第一，設(shè)計具有能帶結(jié)構(gòu)比配的半導(dǎo)體復(fù)合體系，在體 系吸收光子能量被激發(fā)后，可以實現(xiàn)空穴從一種半導(dǎo)體的價帶遷移至另一種 半導(dǎo)體的價帶，但是這種形式的遷移會減弱空穴的氧化能力。另一種方法是 在半導(dǎo)體光催化劑表面修飾空穴捕獲劑(如RuO₂、NiO、IrO₂等)，這種方 法在光解水制氫的反應(yīng)中是有效的，但是在光催化降解有機物的反應(yīng)中是否 有效還未見報道，因此，這類方法的應(yīng)用具有一定的局限性。開發(fā)一種新型 有效的能夠促進光生空穴遷移速率的方法是提高半導(dǎo)體光催化劑光生載流 子分離效率的另一個重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料，解決了現(xiàn) 有都是以提高光生電子的傳輸速率為基礎(chǔ)的，然而通過提高光生空穴的遷移 速率以提高光生載流子的分離效率卻被忽視的問題。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料的 制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料， 以氮化硼納米片為催化劑載體，將鐵酸鎳負(fù)載于氮化硼納米片上，其中氮化 硼納米片和鐵酸鎳的摩爾比為1：0.01～0.6。

本發(fā)明所采用的另一個技術(shù)方案是，一種鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合 材料的制備方法，將硝酸鐵溶液和硝酸鎳溶液混合后加入氮化硼納米片，超 聲分散均勻后在磁力攪拌狀態(tài)下于80～100℃水浴蒸干，然后置于馬弗爐中 400～700℃處理0.5～5h，得到鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料。

本發(fā)明的特點還在于，

硝酸鐵溶液的濃度為0.1～3mol/L，硝酸鎳的濃度為0.1～3mol/L，其中 鎳離子和鐵離子的摩爾比為1：2。

氮化硼納米片和鎳離子的摩爾比為1：0.01～0.6。

氮化硼納米片通過以下方式得到：將六方氮化硼粉體、硝酸鈉和濃硫酸 混合后置于冰水浴中攪拌均勻，加入高錳酸鉀持續(xù)攪拌反應(yīng)8～24h，再加入 雙氧水持續(xù)攪拌反應(yīng)0.5～1h后將懸浮液在3000rpm條件下離心10min，將 上層懸浮液用微孔抽濾，去離子水洗滌至中性，干燥后得到氮化硼納米片。

六方氮化硼粉體、硝酸鈉和濃硫酸質(zhì)量比為1：0.5～1：30～60。

六方氮化硼和高錳酸鉀的質(zhì)量比為1：0.5～1。

高錳酸鉀和雙氧水的質(zhì)量比為1：8～16。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料，利用 氮化硼納米片表面存在的氮空位導(dǎo)致其具有一定的電負(fù)性，將光照激發(fā)后鐵 酸鎳價帶的光生空穴吸引以促進空穴的遷移，進而提高光生載流子的遷移效 率；此外，氮化硼納米片大的比表面積有利于增加復(fù)合體系的吸附性能，這 些對于光催化效率的提高都是有利的。

本發(fā)明鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料的制備方法，過程簡單，反應(yīng) 條件溫和，合成效率高，成本低。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。

一種鐵酸鎳修飾氮化硼納米片復(fù)合材料，以氮化硼納米片為催化劑載 體，將鐵酸鎳負(fù)載于氮化硼納米片上，其中氮化硼納米片和鐵酸鎳的摩爾比 為1：0.01～0.6。