[发明专利]双缺陷镍铁类水滑石光催化剂的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了双缺陷镍铁类水滑石光催化剂的制备方法及其产品和应用，制备方法是将铁盐和镍盐在转晶剂作用下，加入碱性水溶液沉淀得到镍铁类水滑石纳米片；然后将镍铁类水滑石纳米片分散于含有刻蚀剂的水溶液中刻蚀，得到双缺陷镍铁类水滑石光催化剂。制得的镍铁类水滑石纳米片表面形成Nisupgt;2+/supgt;和OHsupgt;‑/supgt;双缺陷能够抑制光生电子‑空穴复合、优化电荷转移性能及促进活性自由基的形成，最终提高了镍铁类水滑石在可见光催化活性，可用于降解大气中的NO污染物，是潜在的高效环境修复材料，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，具体涉及双缺陷镍铁类水滑石光催化剂的制备方法，还涉及双缺陷镍铁类水滑石光催化剂的应用。

背景技术

大气污染环境，如氮氧化物、碳氮氧化物、臭氧和挥发性有机化合物等这类空气污染物就是从广泛的移动和固定来源释放出来的，而大量的人为来源导致全球空气质量下降。人类或动物与氮氧化物的直接接触会根据暴露时间和氮氧化物浓度产生各种毒理学反应，空气污染物还是引发疲劳、头痛和粘膜刺激的原因，对人类健康存在各种有害影响。同时，氮氧化物(NOx)也是造成酸雨的主要原因之一，形成光化学烟雾等，对人类环境和生态造成了严重污染。传统的氮氧化物去除方法大都存在投资运行成本高，对环境要求苛刻，去除效率不佳等问题，因此亟需一种成本低，能耗少，毒副产物少的技术来应对大气污染加剧的情况。

在所有可用的大气污染净化方法中，光催化技术作为一种经济的、可持续的环保绿色科技，能够在温和条件下去除氮氧化物，且能耗低，无二次污染，这在环境污染治理领域得到了广泛的研究与应用。在众多的半导体中，镍铁水滑具有独特的层状结构、灵活的组成和稳定的化学结构，可以有效调控其能带吸收；并且镍铁类水滑石的制备方法简单、原料价格低廉，对哺乳动物毒性低，因此有望成为一种新型的光催化剂。

但是，镍铁类水滑石作为光催化剂任然存在以下问题：光生电子-空穴负荷率高、量子效率低、光催化选择性低等。所以在环境净化领域中的应用比较有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种双缺陷镍铁类水滑石光催化剂的制备方法；本发明的目的之二在于提供由所述的制备方法制得的双缺陷镍铁类水滑石光催化剂；本发明的目的之三在于提供所述双缺陷镍铁类水滑石光催化剂在制备光催化降解NO中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、双缺陷镍铁类水滑石光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铁盐和镍盐在转晶剂作用下，加入碱性水溶液沉淀得到镍铁类水滑石纳米片；

(2)将步骤(1)得到的镍铁类水滑石纳米片分散于含有刻蚀剂的水溶液中刻蚀，得到双缺陷镍铁类水滑石光催化剂。

优选的，步骤(1)中，所述铁盐Fe(NO₃)₃、Fe₂(SO₄)₃、FeCl₃中的一种或几种混合；所述镍盐为Ni(NO₃)₂、NiSO₄、NiCl₂中的一种或几种混合；所述转晶剂为甲酰胺、氨基酸、氨基丁三醇中的一种或几种混合；所述刻蚀剂为水合肼；碱性水溶液为NaOH或者氨水。

优选的，所述铁盐和镍盐的摩尔比为2.5:2.5～10。

优选的，所述转晶剂在反应体系中的浓度为10～20％；所述碱性水溶液浓度为1.5M-3M。

优选的，所述步骤(1)为将铁盐和镍盐混合溶于水中，然后加入含有转晶剂的水溶液中，在加入碱性溶液使Ni²⁺和Fe³⁺共沉淀，充分反应后将沉淀分离，水洗，干燥得到镍铁类水滑石纳米片。