[发明专利]一种基于NiO的Z型异质结光电催化材料的制备在审

专利信息
申请号: 202110264956.2 申请日: 2021-03-11
公开(公告)号: CN113145156A 公开(公告)日: 2021-07-23
发明(设计)人: 颜梅;李成芳;张晶;魏全勇;朱彤;于京华 申请(专利权)人: 济南大学
主分类号: B01J27/24 分类号: B01J27/24;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/30
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 250022 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 nio 型异质结 光电 催化 材料 制备
【说明书】:

发明公开了一种新型Z型异质结光电催化材料的合成方法,属于光电催化技术领域。本方法包括以下步骤:泡沫镍上原位生长NiO纳米片,电镀银,巯基乙酸聚吡咯复合材料的合成,巯基乙酸聚吡咯修饰基底材料。本发明的特点是将宽禁带的氧化镍同窄禁带的具有良好导电性的聚吡咯以银作为电子转移介质复合在一起,研究了一种新型Z型异质结光催化材料的合成方法。合成的催化材料具有光谱吸收范围广、比表面积大、稳定性高、合成方法简单等优点,而且由于Z型异质结结构相比于传统的Ⅱ型异质结结构更好的保留了光生电子空穴的氧化还原能力,因此催化活性高,实现对水体中甲基橙的高效降解。

技术领域

本发明涉及光电催化技术领域,更具体地说是一种新型Z型异质结结构光电催化材料的合成方法。

背景技术

光催化降解是用于去除水源中有机物的一种可行方法。由于低成本、多功能、高效和反应条件温和等优势,光催化越来越多地应用到有机污染物的降解中。

研究人员也致力于设计和合成各种各样的高效光催化剂,将取之不尽的太阳能转化为光降解的驱动力。在各种异质结结构中,由于Z型异质结系统保留了电子和空穴更强的还原性和氧化性,从而产生更多的活性物质。这些产生的活性物质(·O2-·OH和h+)可以有效的降解有机物质。

甲基橙是分析化学中常用的一种指示剂。甲基橙也是一种偶氮染料,可用于印染纺织品。甲基橙等染料废水的排放会造成视觉污染,当水体颜色加深,很大程度上阻碍了阳光照射进入水体,进而影响水中动植物的生长。同时,有机染料在环境中自然分解还会消耗大量的氧气,水体缺氧会发臭,进一步造成水资源的污染。

发明内容

本发明提供了通过一种新型Z型异质结结构光电催化材料的合成方法,该方法可以在绝大多数实验室中轻易实现而不需要复杂繁琐的大型设备支持。具体制备方案如下:

(1)泡沫镍上原位生长NiO纳米片:称取1.2488 g四水合乙酸镍(C4H14NiO8),3 g尿素(CH4N2O)和0.74 g的氟化铵(NH4F),溶解在100 mL的去离子水中并磁力搅拌20 min。量取17 mL的上述溶液转移到50 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中,高压釜中提前放置一片预清洗泡沫镍(NF),在130 ℃水热反应下反应5 h。待高压釜自然冷却至室温,取出NF片,用去离子水冲洗,然后在80 ℃真空中烘干10 h,得到Ni(OH)2改性NF (Ni(OH)2/NF),再400 ℃煅烧3 h得到NF/NiO。

(2)电镀银:采用传统的三电极体系电化学沉积法,将步骤(1)中制备好的NF/NiO片置于3 mL银氨溶液,2 mL H2O,1 mL KNO3混合的电解液中,在-0.2 V下沉积1200 s,最后用超纯水冲洗,得到NF/NiO/Au。

(3)巯基乙酸聚吡咯(PPy / MAA)复合材料的合成:25 ℃下,将0.8 mL的吡咯(Py)单体注入到含有1.6 mL巯基乙酸(MAA)的60 mL水溶液中。将上述混合溶液搅拌30 min以确保溶解完全后再滴加20 mL 6.8 g的过硫酸铵(APS)溶液作为氧化剂引发聚合反应。在聚合过程中,溶液由无色变为深灰色,表明形成了聚吡咯(Ppy)。反应得到的混合液在室温下放置6 h以完成聚合,得到的沉淀用超纯水洗涤,然后用丙酮洗涤多次(10次左右),最终得到的PPy/MAA复合材料随后在60 ℃的真空下干燥。

(4)PPy / MAA修饰基底材料:将得到的PPy/MAA复合材料研磨至粉末状,并超声溶解形成2 mg/mL的均相溶液。取1 mL上述均相溶液均匀滴涂在步骤(2)中制备的NF/NiO/Au基底上,反复多次滴涂后在60 ℃下干燥,最终得到NF/NiO/Au/ PPy / MAA的Z型异质结结构的光电材料。

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