[发明专利]一种NiS/MgAl-LDH光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种NiS/MgAl‑LDH光催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)MgAl‑LDH的制备：采用水热法制备MgAl‑LDH；(2)NiS/MgAl‑LDH的制备：首先，将硝酸镍和步骤(1)制备的MgAl‑LDH溶于去离子水中，搅拌、超声一段时间；然后往所得混合溶液中加入一定量的Na2S，继续搅拌一段时间；搅拌完成后将所得的混合液离心、洗涤、干燥即得所述NiS/MgAl‑LDH光催化剂。本发明创造性的通过将NiS结合于MgAl‑LDH之上，有效的提升了MgAl‑LDH催化剂的光载电子的移动速率，并且NiS在特定范围还可以提升光子吸收强度，整体上提升了光催化剂的催化性能，应用前景广阔。

技术领域

本发明催化剂及其制备技术领域，具体涉及一种NiS/MgAl-LDH光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化剂在绿色能源，化学合成，环保技术，医药等非常多方面有着非常广阔的应用前景。当光子的能量高于光催化剂的带隙能量(Ebg)时，可以由于吸收而使电子从价带(VB)到导带(CB)的变化，同时在VB中还形成空穴。假如光诱导的电子和空穴含有可以形成足够多的活性，活性物质，自由基(·OH，O₂·-和HO₂·)。因此，光催化一直被认为是一个非选择性过程(特别是在水中)很长时间时间，并且选择性光催化的研究在很大程度上被忽略。

近年来，特别是在过去五年中，选择性光催化领域正在迅速发展，现在已扩展到许多最新应用，即新型选择性催化反应，选择性CO₂转化为燃料，以及选择性消除或氧化降解分子(污染物的混合物)。以下应用值得注意：工业化学中的选择性催化反应；辨别将二氧化碳转化为燃料对环境保护和能源更新具有吸引力；以及混合污染物的选择性降解在绿色环境修复中越来越受到重视，特别是有效的去除稀释污染物的途径。因此，鉴于该领域的新兴前景，选择性光催化已成为先进光催化研究的重要研究方向，提供了更广阔的发展空间。另一方面，鉴于太阳能的利用，这些新兴的探索非常具有吸引力，太阳能正受到极大的关注，因为化石燃料消耗在气候变化辩论中所表现出的有害影响。与传统方法相比，光催化促进转化有助于缓解能源紧张，这是21世纪最关键的问题之一。

LDHs具有独特的层状结构、相对简易的合成过程、原料便宜、可调节的带隙宽度与层元素组成、大的比表面积以及良好的热稳定性等优势，被广泛用于吸附，光催化，电化学，医学生物和环境等领域。层状双氢氧化物，其中通式是[M_1+x²⁺M_x³⁺(OH)₂]_X+[A_X/N]^n-·mH₂O形成的八面体水镁石层(M²⁺正离子和M³⁺正离子就是二价的和三价的金属离子；x等于0.2-0.33)。电荷平衡的阴离子和夹层的水分子的晶体结构都是示意性的。主机层是带正电荷的电荷密度，由摩尔分数x确定M³⁺。具体来说，一种阴离子粘土与化学计量的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O结构稳定之间的静电相互作用类似水镁石的层和阴离子通过羟基之间的氢键板。作为离子交换剂和捕获剂，由于阴离子对污染物制剂的高容量和高亲和力的阴离子，LDHs得到了广泛的应用和研究。目前研究者们对LDHs的兴趣包含潜在的应用型异构催化剂，阻燃剂，酸吸收剂，高分子稳定剂和生物活性物质材料。因此，开发具有优异光催化活性的LDHs类催化剂具有十分重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种NiS/MgAl-LDH光催化剂及其制备方法，该光催化剂具有较好的光催化性能，在光解水制氢中体现出较好的活性，应用前景广阔。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种NiS/MgAl-LDH光催化剂的制备方法，包括如下步骤：