[發明專利]模板法合成具有多孔結構鐵酸鎳可見光催化劑的方法

在審

• 申請號: 201710046304.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106944063A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 趙曉華;徐莎;婁向東;蘇帥;魏崇;王曉兵;李彩珠
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/10;C01G53/00;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司41107
• 代理人: 于兆惠

技術領域

本發明屬于鐵酸鎳可見光催化劑的合成技術領域，具體涉及一種模板法合成具有多孔結構鐵酸鎳可見光催化劑的方法。

背景技術

水污染問題一直影響著人們的生活，相對于傳統的廢水處理，光催化降解污染物具有速度快、無選擇性、反應條件溫和、投資少、能耗低和應用范圍廣等優點。光催化劑是這項技術的核心，TiO₂半導體光催化劑得到廣泛使用，是由于其催化活性高，無毒，廉價，穩定性好，但TiO₂僅能利用太陽光中紫外光部分（波長范圍是400nm以下），太陽光利用率低，并且存在催化劑難以回收的難題，因此開發具有磁性的且能夠高效利用太陽光的催化劑具有重要的研究意義。

近年來，在光催化降解污染物領域，尖晶石鐵酸鎳（NiFe₂O₄）的研究開發得到人們的關注，環境友好，低價易得，具有較窄的帶隙能，此外其磁性有益于光催化劑的回收，并且具有化學穩定性。NiFe₂O₄具有可見光光催化活性。但是現有的研發中，NiFe₂O₄大部分作為電極材料或電導材料；NiFe₂O₄也可以在H₂O₂、臭氧的輔助下處理污染物，而直接用于光催化降解污染物的比較少。NiFe₂O₄的帶隙能為1.7eV，利用可見光（波長范圍400～760nm）進行光催化降解污染物，大大提高了太陽能利用率，并且自身的磁性使其易于回收利用。

利用水熱法、溶劑熱法、溶膠-凝膠法合成NiFe₂O₄的較多，但是合成得到的NiFe₂O₄光催化性能較弱。而模板法簡單易控，實驗重復性強。以棉纖維為模板合成的NiFe₂O₄具有多孔結構，棉纖維模板屬于植物模板，不會給環境造成二次污染；并且棉纖維模板控制了NiFe₂O₄的多孔結構及形貌，這樣的結構提高了光催化性能。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種工藝簡單且方便控制的模板法合成具有多孔結構鐵酸鎳可見光催化劑的方法。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，模板法合成具有多孔結構鐵酸鎳可見光催化劑的方法，其特征在于具體步驟為：

（1）用摩爾濃度為1～4mol/L的堿溶液處理棉纖維1～8h，然后于60～120℃干燥；

（2）將處理過的棉纖維浸泡在硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中3～8h，然后于60～120℃干燥至凝膠；

（3）將凝膠在程序升溫爐中以1～5℃/min的升溫速率升溫至400～800℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結構的鐵酸鎳。

進一步優選，所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液。

進一步優選，所述的硝酸鎳、硝酸鐵與檸檬酸的投料摩爾比為1:2:1～4。

進一步優選，所述的模板法合成具有多孔結構鐵酸鎳可見光催化劑的方法，其特征在于具體步驟為：

（1）用摩爾濃度為3mol/L的氫氧化鈉溶液處理棉纖維2h，然后于80℃干燥；

（2）將處理過的棉纖維浸泡在摩爾比為1:2:1的硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中4h，然后于100℃干燥至凝膠；

（3）將凝膠在程序升溫爐中以3℃/min的升溫速率升溫至500℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結構的鐵酸鎳。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、模板法制備NiFe₂O₄易于控制形貌，得到的NiFe₂O₄為多孔結構，該多孔結構提高了NiFe₂O₄的光催化性能；

2、NiFe₂O₄自身的磁性有益于回收利用；

3、NiFe₂O₄在可見光區域（波長范圍400～760nm）光催化降解污染物，提高了太陽光的利用率。

附圖說明

圖1是本發明實施例3制備的具有多孔結構的鐵酸鎳的XRD圖；

圖2是本發明實施例3制備的具有多孔結構的鐵酸鎳的孔徑分布圖；