[发明专利]一种改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂的制备方法，本发明采用限氧高温慢速热解法合成高比表面积生物碳(Biochar,BC)，并对其进行表面羟基化处理，进一步通过所制得的高比表面积BC对镍铁层状双氢氧化物(NiFe‑LDH)进行改性合成了一种改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂，本发明为共沉淀法制备改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂，所制得的催化剂具有高活性，同时导电性能强、分散性好；通过添加适量的BC，使得纳米颗粒间的聚合比较好，获得粒径较小的颗粒，具有增强的导电性能，更大的比表面积，从而减慢了光催化过程中电子/空穴的复合，增加其光催化效率。

技术领域

本发明涉及纳米材料和光催化技术领域，尤其涉及一种改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂的制备方法。

背景技术

NiFe-LDH是一种可见光驱动的n型半导体材料，禁带宽度为2.2eV，可吸收光并覆盖高达800nm。因其具有价廉无毒、资源丰富、光电性能强、催化活性高等优点，因此成为当前最有应用潜力的光催化剂。虽然NiFe-LDH作为光催化剂有许多积极的方面，但仍存在由于电荷转移过程导致的低电导和其剥离的纳米片团聚，致使其光催化活性大大降低的问题。因此，通过对NiFe-LDH进行改性增强其电荷转移速率，减慢电子/空穴的复合，增加光催化效率，已成为科学家的研究重点。目前，为了实现这一目标，采用多种不同碳基材料对NiFe-LDH进行改性或掺杂，以提高其光催化活性。如在NiFe-LDH表面掺杂氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、石墨碳氮化物(g-C₃N₄)等。但是，这些碳基材料成本高、制备复杂，在商业应用上受到了限制。

因此，如何探究出一种既能提高复合光催化剂的活性，又能减少制备成本的制备方法成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)对生物质原料进行破碎、研磨、过筛获得生物质粉末，之后在500～900℃下对生物质粉末进行限氧热解获得生物炭前驱体，向生物炭前驱体中加入0.1mol/L～2mol/L盐酸溶液，对其进行羟基化处理10～20h，最后经过洗涤、离心、干燥等步骤获得生物炭粉末；

(2)将可溶性镍盐、铁盐按摩尔比为1～10︰1溶于去离子水中，搅拌，静置；

(3)将步骤(1)中所得生物炭加入到步骤(2)中所得溶液，搅拌，加入可溶性碱性溶液，搅拌24小时，其中加入可溶性碱性溶液调节pH值为9～11；

(4)将步骤(3)所得产物用无水乙醇反复洗涤，然后进行离心分离，分离后产物进行烘干，研磨，即得改性镍铁层状双氢氧化物复合纳米光催化剂。

优选的，步骤(1)中所述生物质原料至少为木屑、稻壳、松木、猪粪、竹子中的一种。

优选的，步骤(2)中所述可溶性镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍等其中的一种；所述可溶性铁盐至少为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的一种。

优选的，步骤(3)中生物炭与步骤(2)可溶性镍盐的质量比为1～5︰100。

优选的，步骤(3)中所用可溶性碱性溶液至少为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠溶液中的一种。

本发明有益效果：