[发明专利]一种Ni-NiO/C-TiO2

说明书

本发明涉及催化剂领域，针对贵金属掺杂改性光催化剂成本高的问题，提供一种Ni‑NiO/C‑TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将NTA和NiCl₂·6H₂O混合，水热法制得前驱体，前驱体在450‑500℃下惰性气体中煅烧2‑2.5小时，降温得棒状多孔Ni/C纳米棒复合光催化剂；利用ALD原子层沉积技术在Ni/C纳米棒上沉积层TiO₂薄膜，制得Ni‑NiO/C‑TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂。本方法制备条件温和、纯度好，适合大规模制造，且制得的Ni‑NiO/C‑TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂，具有较高的光催化活性。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其是涉及一种Ni-NiO/C-TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂的制备方法。

背景技术

随着近几十年工业化程度不断加深，化石能源不节制的开采以及在使用过程中不注重尾气的处理，造成了环境的过度污染以及能源的严重短缺。这成为了制约工业进步、经济腾飞的绊脚石。光催化技术在光解水产氢、降解污染物、二氧化碳还原、有机物合成、固氮以及金属防腐等方面便显出了巨大的应用潜力，被认为是改善环境污染问题以及缓解能源短缺有前途的技术之一。但单一催化材料的反应活性性能仍然较低，非常影响其在工业中的实际应用。Ni是目前被广泛关注且有前途的制作光催化剂的元素之一。由于其具有光催化性能高、氧化效率高、无毒、成本低易得、绿色环保等优点，使得其在分解水制氢产氧、降解污染物等方面得到广泛应用。

但是，单一传统的半导体所制备的半导体材料多存在禁带宽度较大，吸附性能不突出等缺点，其对太阳光的利用效率极低(只有百分之五左右)，这阻碍了其在光催化技术领域的大规模应用；另外，光吸收效率不高、光生电子－空穴复合率高以及光生电子空穴对转移的速率低等因素严重限制其发展和应用的拓宽。针对上述问题，研究者们想出一系列的策略方法，通过表面改性、半导体间异质结、使用助催化剂或金属掺杂调节能带等对上述光催化剂做改性处理。如专利CN112058308B公开了有机-无机复合甲醛催化组合物及制备方法、空气净化滤芯，其重量份组成为：改性催化剂10-50份，改性膨润土30-50份，高分子有机聚合物40-100份。该发明通过稀土元素改性载体搭载贵金属掺杂的复合光催化剂，稀土金属固态离子在催化剂表面形成微环境不仅可有效避免反应过程中水气对催化活性的抑制，还可强化两种光催化剂与Pt之间的协同效应，从而在室温下将甲醛完全催化转化为二氧化碳和水，显著降低贵金属的添加量，而不降低其室温内催化氧化甲醛的性能。但是贵金属的使用还是提升了成本。除了贵金属负载改性，还有金属氧化物掺杂改性、半导体复合改性、离子掺杂改性等，在这些策略方法中，光催化剂能够与其产生协同作用，很好地增强光催化活性，然而，不可控的含量和破坏性的共轭体系等缺点限制了它们的应用。因此，需要寻找合适的光催化剂来提高其光催化性能。

发明内容

本发明为了克服贵金属掺杂改性光催化剂成本高的问题，提供一种Ni-NiO/C-TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂的制备方法，由NTA与金属盐NiCl₂·6H₂O先水热后管式炉烧结制得，条件温和、纯度好，适合大规模制造，且制得的Ni-NiO/C-TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂，具有较高的光催化活性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Ni-NiO/C-TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将NTA(氨三乙酸)和NiCl₂·6H₂O混合，水热法制得前驱体，将前驱体煅烧，450-500℃下在惰性气体中煅烧2-2.5小时，煅烧完成后降温得棒状多孔Ni/C纳米棒复合光催化剂。而后利用ALD原子层沉积技术在Ni/C纳米棒上沉积层TiO₂薄膜，从而制得Ni-NiO/C-TiO₂核壳结构纳米棒状材料光催化剂。