[发明专利]一种镍离子修饰的铋氧硫光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种镍离子修饰的铋氧硫光催化剂的制备方法，包括如下步骤：以五水合硝酸铋、硫脲、一水合氢氧化锂、水、六水合硝酸镍为原料，通过水热反应，得到镍离子修饰的铋氧硫光催化剂。所制备的镍离子修饰的铋氧硫光催化剂在全光谱光照射99％的CO₂及空气气氛下将CO₂光还原为CH₄中的应用。镍离子修饰的铋氧硫光催化剂的制备采用水热法制备，具有操作相对简单、安全、成本低等优点，并且所获得的镍离子修饰的铋氧硫光催化剂具有较高的光生载流子分离效率和吸附活化CO₂的能力，在全光谱光照射99％的CO₂及空气气氛下具有卓越的将CO₂光还原为CH₄的光催化性能和良好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及环境催化新材料领域，具体涉及一种镍离子修饰的铋氧硫光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

现代工业与科技的爆发式发展为当今人类提供了前所未有的物质生活基础，但随之而来的是化石燃料的快速消耗，加剧的温室效应和严重的环境污染问题。这些问题已经严重制约了人类的经济和社会发展，成为当今全球所面临的重要难题和严峻考验。发展一种绿色、高效的技术，用于环境污染治理和环境能源转化是十分必要的。

光催化技术是一种以清洁、无穷无尽的太阳能为驱动力进行反应的新兴技术。目前对于光催化技术的研究与运用重点集中在污染物处理新技术、可再生的清洁能源转化与绿色化工合成三个方面，可以从根本上缓解能源危机、温室效应和环境污染等问题。

光催化技术的研究核心就是根据其应用环境和对象设计、合成出高效、稳定的半导体光催化剂。这些半导体光催化剂受光子能量激发后，在其表面生成具有强氧化性和强还原性的活性自由基。这些活性物质不仅能够高效地降解环境中的污染物，还能分解水产生氢气，转化二氧化碳成一氧化碳、甲醇和甲烷等化工原材料和燃料，还原氮气生成氨类物质，在环境治理、清洁能源生产和绿色化工领域有着广阔的发展空间。

但是，半导体光催化材料的催化活性通常受限于光利用率和光生载流子分离效率。因此，通过微结构调控提高光生载流子的分离效率以及开发具有宽光谱响应的光催化剂是实现高效光催化作用的有效手段。

铋基氧硫族层状材料Bi₂O₂X(X＝S，Se，Te)近来也受到越来越多的关注，其中，Bi₂O₂S是具有Pnnm空间群的正交晶体层状结构，其带隙大约1.5eV，具有载流子分离、传输效率较高和载流子寿命较长的特点。Bi₂O₂S通常是采用复杂的固相高温法制备而成，该过程需要的时间较长，且获得的Bi₂O₂S样品的纯度无法保证，此外，Bi₂O₂S主要应用于铁电、热电、光电器件以及超级电容器等领域，在光催化领域的研究甚少，因此，其作为一种光催化剂的微观结构、光学、光电等性质以及其参与光催化反应的机理都亟待探究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种镍离子修饰的铋氧硫光催化剂的制备方法及其应用，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种镍离子修饰的铋氧硫光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

以五水合硝酸铋、硫脲、一水合氢氧化锂、水、六水合硝酸镍为原料，通过水热反应，得到镍离子修饰的铋氧硫光催化剂。

进一步：具体步骤为：

S100、将五水合硝酸铋、硫脲溶解于水中，充分搅拌；

S200、将一水合氢氧化锂加入步骤S100的混合液中，充分搅拌；

S300、将六水合硝酸镍加入步骤S200的混合液中，充分搅拌，获得混合溶液；