[发明专利]一种氧化镍纳米片和钼酸铋纳米纤维异质结光催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种氧化镍纳米片和钼酸铋纳米纤维异质结光催化材料及其制备方法与应用，该方法包括步骤：将聚丙烯腈加入N,N‑二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得到聚丙烯腈溶胶，经静电纺丝，得聚丙烯腈纤维膜；将五水硝酸铋和钼源加入溶剂中，搅拌均匀，得混合溶液A，之后加入聚丙烯腈纤维膜，进行溶剂热反应；经冷却、过滤、洗涤、干燥、煅烧，得到钼酸铋纳米纤维；将镍源、六亚甲基四胺、柠檬酸钠溶于去离子水中，得混合溶液B，之后加入钼酸铋纳米纤维，进行反应；经冷却、过滤、洗涤、干燥、煅烧，即得。本发明制备的光催化材料可以有效分离和输送光生载流子，具有较高的光催化效率，对四环素等具有良好的光催化降解效果。

技术领域

本发明涉及一种氧化镍纳米片和钼酸铋纳米纤维异质结光催化材料及其制备方法与应用，属于无机光催化材料技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，工业化进程不断加快，人们的生活水平不断提高，由此导致的能源危机和环境污染问题日益严重。其中，水体污染严重破坏了生态平衡，威胁着人类的生存环境与生命健康，因此，对水体污染的控制和治理已经成为人类社会亟待解决的重大问题之一。半导体光催化技术具有成本低、环境友好、节能高效等优点，在治理水体污染方面具有广阔的应用前景。

自从1972年藤岛昭和本多建一发现半导体TiO₂电极能在紫外光的照射下将水光解产生氧气和氢气以来，已经报道了多种基于TiO₂的光催化剂，但是由于TiO₂的禁带宽度较大，只能吸收约占太阳光谱中4％的紫外光，因此对太阳光的利用率很低，限制了它在光催化领域的实际应用。为了充分利用占太阳光中主要部分的可见光，必须开发具有可见光响应的光催化剂。

Bi₂MoO₆是一种典型的Aurivillius型层状化合物，它具有合适的带隙和良好的可见光吸收能力，是一种能利用可见光进行光催化去除污染物的理想光催化剂。但单一组分的Bi₂MoO₆也存在一些缺点：如量子产率低、光生电子-空穴对易复合、载流子传输效率低等，这些缺点都限制了其光催化活性，不利于其实际应用，因此需要对其进行改性。目前常见的改性方法有形貌调控(参见：Journal of Power Sources,2016,331,481-486)，构建异质结(参见：Applied Catalysis B:Environmental,2019,250,313-324)，离子掺杂(参见：Journal of Physics and Chemistry of Solids,2019,129,209-216)等，其中关于构建异质结的报道最多。例如：中国专利文件CN104096558A提供了一种ZnO/Bi₂MoO₆复合光催化剂及其制备方法，采用醋酸锌、硝酸铋和钼酸钠为原料，通过机械搅拌混合均匀，调节溶液的pH值，之后利用水热反应一步制得ZnO/Bi₂MoO₆复合光催化剂，而ZnO为宽禁带n型半导体，与n型Bi₂MoO₆构成n-n异质结，其分离光生载流子的效率比较低。中国专利文件CN111135838A提供了一种Bi₂MoO₆与Co(OH)₂构建形成异质结构的复合材料，所述的片状Co(OH)₂与球状Bi₂MoO₆在溶剂热反应过程中共同组装成球状构建形成异质结构，其中的Bi₂MoO₆球和构成异质结后的球尺寸都达到了微米级，不具备纳米效应。

NiO作为一种宽带隙半导体，具有优异的电子和光学性能以及高的化学稳定性，可用于光催化降解污染物，但其较大的带隙使其只对紫外光有响应，而要拓宽其光响应范围，构建异质结是最简单有效的方法。