[發明專利]一種Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811000610.6
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN110871091A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 許開華;蘇陶貴;陳龍;王超;張云河;易慶平
• 申請（專利權）人: 荊門市格林美新材料有限公司
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;A62D3/17
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果;侯峰

本發明公開了一種Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料，其基底材料的化學式為Na₄Ni₃P₄O₁₅，所述基底材料的表面摻雜Nd鹽；本發明還公開了該Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料的制備方法。本發明通過選用水合碳鎳鈉+磷酸+釹鹽來制備釹鹽摻雜磷酸鎳鈉光催化材料的方法，有效的避免了其他雜質的引入，提高了合成磷酸鎳鈉的純度，同時也提高了其光催化活性；通過在磷酸鎳鈉的表面摻雜Nd鹽，有效的擴寬了磷酸鎳鈉在紫外光、可見光區域相應的范圍，影響其結構形成晶格缺陷，有利于光生電子對分離；本發明方法為綠色反應，無需復雜工藝，控制簡單，成本低廉，容易批量化生產，能夠快速實現工業化。

技術領域

本發明屬于磷酸鎳鈉光催化材料制備技術領域，具體涉及一種Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料及其制備方法。

背景技術

光催化技術是在20世紀70年代誕生的基礎納米技術，在中國大陸我們會用光觸媒這個通俗詞來稱呼光催化劑。典型的天然光催化劑就是我們常見的葉綠素，在植物的光合作用中促進空氣中的二氧化碳和水合成為氧氣和碳水混合物。光催化劑可用于環境凈化，自清潔材料，先進新能源，癌癥醫療，高效率抗菌等多個前沿領域。

世界上能作為光催化的材料眾多，包括二氧化鈦(TiO₂)，氧化鋅(ZnO)，氧化錫(SnO₂)，二氧化鋯(ZrO₂)，硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體。硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)作為光觸媒材料，但是由于這兩者的化學性質不穩定，會在光催化的同時發生光溶解，溶出有害的金屬離子具有一定的生物毒性，故發達國家目前已經很少將它們用作為民用光催化材料其中二氧化鈦應用較多，但二氧化鈦的帶隙決定了其難以在可見光條件下實現光催化；因此尋找一種成本低，安全無毒，穩定性能好且易回收的光催化材料仍然是一個巨大的挑戰。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料及其制備方法，解決了現有技術中成本高、毒害大且光催化作用欠佳的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料，其基底材料的化學式為Na₄Ni₃P₄O₁₅，所述基底材料的表面摻雜Nd鹽。

本發明的另一個技術方案是這樣實現的：一種Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料的制備方法，該方法通過以下步驟實現：

步驟1，將含鈉的堿式碳酸鎳加入磷酸溶液中進行溶解反應，獲得含鈉的磷酸鎳溶液；

步驟2，向所述步驟1獲得的含鈉的磷酸鎳溶液中加入釹鹽攪拌反應后，再進行濃縮結晶，獲得Nd摻雜磷酸鎳鈉的結晶混合物；

步驟3，對所述步驟2獲得的Nd摻雜磷酸鎳鈉的結晶混合物進行煅燒，再冷卻，獲得Nd摻雜磷酸鎳鈉光催化材料。

優選地，所述步驟1中，所述含鈉的堿式碳酸鎳與磷酸溶液中磷酸的摩爾比為(1.0-1.3)：1。

優選地，所述步驟2中，所述釹鹽的加入量與含鈉的堿式碳酸鎳的摩爾比為(0.015-0.33)：1。

優選地，所述步驟2中，所述釹鹽為硫酸釹、氯化釹、硝酸釹中的至少一種。

優選地，所述步驟2中，所述攪拌反應的時間為3～5h。

優選地，所述步驟3中，所述煅燒的溫度為300-800℃，所述煅燒的時間為2～10h。

優選地，所述步驟1中，所述含鈉的堿式碳酸鎳的具體制備方法如下：