[发明专利]三维花瓣状NiAl-LDH/Ti3

说明书

本发明公开了一种三维花瓣状NiAl‑LDH/Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;复合光催化剂及其制备方法和应用，该光催化剂由NiAl‑LDH和Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;纳米片共同构成，其中，NiAl‑LDH构成3 D结构骨架，2D Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;纳米片原位负载于3 D NiAl‑LDH片层表面，形成3D花瓣状分级结构；其步骤为：将经过超声分散的二维金属碳化物悬浮液逐滴加入到硝酸镍、硝酸铝、氟化铵和尿素的去离子水溶液中，搅拌后转移至高压釜中进行高温水热反应，得到尺度介于3‑7μm的催化剂。本发明的复合光催化剂具有较高的比表面积、光子吸收利用率和光生电子、空穴分离效率，可应用于水污染和温室气体治理。

技术领域

本发明属于环境光催化技术领域，具体涉及一种三维花瓣状NiAl-LDH/Ti₃C₂复合光催化剂及其在水污染、温室气体治理中的应用。

背景技术

近年来，光催化技术得到了长足的发展，人们研究的传统光催化技术在水污染物降解、自清洁、抗菌除臭等方面取得了显著进展，并且已经有了一定的规模化实用案例，证明光催化技术在环境污染治理领域具有巨大潜力和广阔前景。同时，一部分研究者把目光投向了光催化材料的另一个重要应用方向，利用绿色可再生的太阳能，通过催化反应将CO₂这种温室气体转化成甲烷、甲醇、乙醇等可利用的碳氢燃料，实现CO₂的资源化，这样既能解决温室效应的问题，又能为缓解能源危机提供策略。因此，发展光催化技术，开发新型高效光催化材料，对人类社会的可持续发展具有重要意义。在光催化技术和材料迅猛发展的过程中，一种层状双金属氢氧化物二维材料(LDHs)因其制备工艺简单、易于调控设计、具有可见光响应性等优势获得了广泛关注，迅速成为光催化热点材料。然而，常规LDHs存在光生电子空穴对易于复合的问题，导致其实际氧化、还原能力不足，光催化活性较低。通过对LDHs进行尺寸形貌调整提高光子吸收利用率，或者与其它半导体复合制备异质结，加速电子传导，提高电子空穴分离效率，都是改善LDHs光催化性能的有效-途径之一。

专利CN108554439A公开了一种Ti基LDHs复合光催化剂及其在光还原CO₂中的应用，该催化剂由超薄LDHs纳米片与具有可见光相应能力的半导体共同组成，在可见光激发下可将CO₂转化为CO和CH₄。然而，该复合材料没有提及LDHs材料的半导体性能，需要加入其它具有可见光吸收能力的载体。专利CN107899590B公开了一种金属Ag纳米颗粒沉积NiCo-LDH复合光催化剂及其在降解四环素中的应用，该催化剂首先通过水浴加热法制备NiCo-LDH，再以紫外光照射还原硝酸银，将Ag纳米颗粒沉积于NiCo-LDH表面制备而成，适量Ag的负载有效提升了单纯NiCo-LDH的光催化活性，但该复合材料需要使用到贵金属，且Ag主要以微小颗粒形式分布于NiCo-LDH表面，用于载流子分离的异质结界面比例不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种NiAl-LDH/Ti₃C₂复合光催化剂及其制备方法和应用，该复合材料采用经过超声剥离的2DTi₃C₂悬浮液与硝酸镍、硝酸铝、氟化铵和尿素的水溶液混合，通过高温水热反应制备而成。该复合光催化剂具有较高的比表面积和良好的可见光响应性，可应用于水体污染物的光催化降解和CO₂资源化转化。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种NiAl-LDH/Ti₃C₂复合光催化剂，该光催化剂由NiAl-LDH（NiAl层状双金属氢氧化物）和Ti₃C₂纳米片共同构成，其中，NiAl-LDH构成3 D（维）结构骨架，2D Ti₃C₂纳米片原位负载于3 D NiAl-LDH片层表面，形成3D花瓣状分级结构。