[發明專利]一種改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202111323748.1
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114029044A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 羅一丹;王勇虎;華峰;朱堯偉;薛名山;謝宇;虞碩涵;殷祚炷;洪珍;謝嬋
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J23/755;B01J35/00;B01J37/03;C02F1/30
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 黃凌飛

本發明公開了一種改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑的制備方法，本發明采用限氧高溫慢速熱解法合成高比表面積生物碳(Biochar,BC)，并對其進行表面羥基化處理，進一步通過所制得的高比表面積BC對鎳鐵層狀雙氫氧化物(NiFe?LDH)進行改性合成了一種改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑，本發明為共沉淀法制備改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑，所制得的催化劑具有高活性，同時導電性能強、分散性好；通過添加適量的BC，使得納米顆粒間的聚合比較好，獲得粒徑較小的顆粒，具有增強的導電性能，更大的比表面積，從而減慢了光催化過程中電子/空穴的復合，增加其光催化效率。

技術領域

本發明涉及納米材料和光催化技術領域，尤其涉及一種改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑的制備方法。

背景技術

NiFe-LDH是一種可見光驅動的n型半導體材料，禁帶寬度為2.2eV，可吸收光并覆蓋高達800nm。因其具有價廉無毒、資源豐富、光電性能強、催化活性高等優點，因此成為當前最有應用潛力的光催化劑。雖然NiFe-LDH作為光催化劑有許多積極的方面，但仍存在由于電荷轉移過程導致的低電導和其剝離的納米片團聚，致使其光催化活性大大降低的問題。因此，通過對NiFe-LDH進行改性增強其電荷轉移速率，減慢電子/空穴的復合，增加光催化效率，已成為科學家的研究重點。目前，為了實現這一目標，采用多種不同碳基材料對NiFe-LDH進行改性或摻雜，以提高其光催化活性。如在NiFe-LDH表面摻雜氧化石墨烯(GO)、還原氧化石墨烯(rGO)、石墨碳氮化物(g-C₃N₄)等。但是，這些碳基材料成本高、制備復雜，在商業應用上受到了限制。

因此，如何探究出一種既能提高復合光催化劑的活性，又能減少制備成本的制備方法成為一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的技術問題，提供一種改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑的制備方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：一種改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)對生物質原料進行破碎、研磨、過篩獲得生物質粉末，之后在500～900℃下對生物質粉末進行限氧熱解獲得生物炭前驅體，向生物炭前驅體中加入0.1mol/L～2mol/L鹽酸溶液，對其進行羥基化處理10～20h，最后經過洗滌、離心、干燥等步驟獲得生物炭粉末；

(2)將可溶性鎳鹽、鐵鹽按摩爾比為1～10︰1溶于去離子水中，攪拌，靜置；

(3)將步驟(1)中所得生物炭加入到步驟(2)中所得溶液，攪拌，加入可溶性堿性溶液，攪拌24小時，其中加入可溶性堿性溶液調節pH值為9～11；

(4)將步驟(3)所得產物用無水乙醇反復洗滌，然后進行離心分離，分離后產物進行烘干，研磨，即得改性鎳鐵層狀雙氫氧化物復合納米光催化劑。

優選的，步驟(1)中所述生物質原料至少為木屑、稻殼、松木、豬糞、竹子中的一種。

優選的，步驟(2)中所述可溶性鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳等其中的一種；所述可溶性鐵鹽至少為硝酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵中的一種。

優選的，步驟(3)中生物炭與步驟(2)可溶性鎳鹽的質量比為1～5︰100。

優選的，步驟(3)中所用可溶性堿性溶液至少為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉溶液中的一種。

本發明有益效果：