[发明专利]一种稀土Er掺杂NiO的光催化材料、制备方法及应用

说明书

本发明提出一种稀土Er掺杂NiO的光催化材料、制备方法及应用，所述方法包括：称取Ni(NO₃)₂·5H₂O并加入去离子水，配置得到第一溶液，向第一溶液中加入NaOH并使第一溶液沉淀得到第一混合物，搅拌完成后得到第一混合液，使用去离子水以及无水乙醇进行洗涤，干燥以得到前驱体Ni(OH)₂；分别称取KCl、LiCl、Er(NO₃)₃·5H₂O以及前驱体Ni(OH)₂，充分研磨以得到第二混合物，置于氧化铝坩埚中，研磨混合搅拌均匀后煅烧并自然冷却至室温，用去离子水和乙醇交替洗涤多次，最后干得到稀土Er掺杂NiO的光催化材料。本发明提出的稀土Er掺杂NiO的光催化材料，可提高光催化CO₂还原的效率。

技术领域

本发明涉及光催化剂制备技术领域，特别涉及一种稀土Er掺杂NiO的光催化材料、制备方法及应用。

背景技术

在现如今全球环境下，由于化石燃料的逐渐耗竭以及温室气体排放的增加，人们对处理大气中温室气体(CO₂)的浓度增加以及其它相关的有害环境污染问题，变得越来越迫切。一般的，通过将CO₂转化为CO以及各种有用的低碳燃料，能够降低大气中CO₂浓度，以实现“闭环”的固碳方案。

与高能量需求的CO₂捕获和地质封存相比，CO₂的转化或再利用似乎是人类能同时解决能源和环境问题的更有吸引力、更可行以及更有前途的途径。迄今为止，人们探索了许多将二氧化碳转化为碳氢燃料的方法，包括催化、光催化、电催化以及光电催化过程。

目前，一些潜在的二氧化碳减排方法，利用太阳能和多相光催化剂将二氧化碳与水进行经济且可持续的光转化，即所谓的人工光合作用，可模拟自然的光合作用并完美地实现生产太阳能燃料和高价值化学品的生产(如CO，甲酸，甲烷和甲醇、)。自2011年以来，关于将CO₂选择性光还原成太阳能燃料的研究不断增多。更重要的是，许多不同的修饰策略已经被开发出来，包括能带隙工程、表面空位工程、晶面工程、微/纳米工程、共催化剂工程以及界面工程(异质结和Z型系统)，以提高半导体选择性CO₂光还原的活性与稳定性。

镍(II)氧化物(NiO)是一种天然的p型宽带隙半导体(约3.5eV)，由地球上丰富的无毒元素组成。相对于容易制备成多晶粉末或纳米结构的薄膜，其还是一种相对廉价、低毒以及化学/热稳定性高的材料，已被应用于光催化剂、锂离子电池、磁性材料、吸附剂、电致变色器件以及气体传感器等领域。NiO的光催化性能已用于降解亚甲基蓝和罗丹明B(RhB)等有机污染物，这些研究是在紫外照射下进行的，因为NiO的宽禁带阻碍了可见光下的光催化活性。此外，据报道，电子-空穴对的快速重组是限制NiO效率的另一个缺点。事实上，通过控制合成条件，可生成具有不同数量缺陷(空位)、颜色、表面积、形貌和可见光响应的NiO样品，以优化NiO的性能。

然而，现有技术中，缺乏一种能对NiO进行有效改性的方法，导致光催化性能较差，无法很好地实现实际应用需求中的光催化性能要求的问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中，缺乏一种能对NiO进行有效改性的方法，导致光催化性能较差，无法很好地实现实际应用需求中的光催化性能要求的问题。

本发明提出一种稀土Er掺杂NiO的光催化材料的制备方法，其中，以NiO为基质，在NiO基质的晶格中掺杂稀土元素Er，所述方法包括如下步骤：

步骤一，沉淀法制备前驱体Ni(OH)₂：