双Z型Co制造技术

本发明专利技术涉及双Z型Co

Double Z Co

【技术实现步骤摘要】
双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化剂领域，具体涉及采用同步转化法，一步合成双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂及其在太阳光下光解水制氢和降解水中有机染料中的应用。
技术介绍
由于能源危机和环境污染的日益严重，半导体光催化剂吸引了许多研究者的注意，它为污染物降解，从水中产氢以及二氧化碳转化成烃类提供了“绿色”途径。其中，光催化同时降解污染物和制氢有着广泛的应用前景。将污染物溶液看作牺牲剂，并利用合适的催化剂，可以实现污染物降解同时制氢。这样不仅可以节约资源还可以实现环境修复和缓解能源危机的双重目的。为了使光催化降解同时制氢高效的进行，一般选择使用具有强氧化还原能力的宽带隙半导体催化剂。但是，这类光催化剂在应用中有一定的缺陷，它们对太阳光的利用率较低，并且自身的光生电子空穴容易发生复合。因此，研究者们开始注意到二元光催化系统。Z型光催化系统就是典型的二元光催化系统。Z型光催化剂电子和空穴转移路径导致它具有更强的氧化还原能力，这导致Z型光催化剂需要同时具有高的氧化和还原能力来驱动光催化反应，并且明显的分离了还原位点和氧化位点。但是，单一的Z型光催化系统的光催化活性仍然满足不了工业生产的要求。因此，为了进一步增强Z型光催化系统的光催化活性，急需对Z型光催化系统进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了增强半导体光催化剂的光催化产氢活性而提供一种双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，通过增加光催化剂的还原位点，从而使光催化剂产生更多的电子，来进行光解水制氢反应。本专利技术的另一目的是利用双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂催化降解水中有机染料并同时光解水制氢。本专利技术采用的技术方案是：双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，是采用同步转化法，将Co3O4、NiCo2O4和NiO三种半导体材料通过水热法同步生成的光催化剂。进一步的，按摩尔比，Co3O4:NiCo2O4:NiO＝1:1:1。双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)将Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O加入到水中溶解，搅拌混合均匀，然后在搅拌下加入NaOH溶液，将所得悬浊液在120℃下用水热法处理12h，冷却至室温，离心收集沉淀，用乙醇和去离子水清洗后，在70℃烘箱内干燥24h，得Co(OH)2和Ni(OH)2混合物；2)将所得Co(OH)2和Ni(OH)2混合物，在马弗炉中600℃煅烧2-4h，研磨，得双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂。双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂在太阳光下降解有机染料中的应用。方法如下：于含有有机染料的溶液中，加入双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，于太阳光下照射2.0h。双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂在光催化制氢中的应用。方法如下：于含有有机染料的水溶液中，加入双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，于太阳光下照射2.0h。进一步的，所述有机染料是亚甲基蓝、罗丹明B和酸性艳橙。本专利技术的有益效果是：本专利技术，双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂通过同步转化法，一步生成三元双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，制备方法简便，催化剂获得率高。并且，由于生成了双Z型光催化系统，光催化系统内的还原位点显著增加，使得光催化产氢活性明显提高。这种新型双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂与传统Z型相比，电子流向更多，既保证了电子与空穴的充分分离，又增加了光催化产氢活性。本专利技术制备的双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，减少了光生电子和光生空穴的复合率，提高了光催化活性。附图说明图1是Co3O4/NiCo2O4/NiO的X射线衍射图。图2是Co3O4/NiCo2O4/NiO的扫描电子显微镜图。图3是Co3O4/NiCo2O4/NiO，Co3O4/NiCo2O4和NiCo2O4/NiO光催化剂的产氢效果图图4是不同煅烧时间制备的光催化剂产氢效果对比图。图5是Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂的四次产氢循环实验图。具体实施方式实施例1(一)双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂的制备方法如下：1)将2.9g(0.01mol)Co(NO3)2·6H2O和2.9g(0.01mol)Ni(NO3)2·6H2O加入到50mL水中溶解，搅拌15min混合均匀，然后在搅拌下加入40mL的NaOH(1mol/L)溶液，得到沉淀，搅匀得悬浊液。将所得悬浊液在120℃下用水热法处理12h，取出，冷却至室温，离心收集沉淀，用乙醇和去离子水反复清洗，将沉淀物在70℃烘箱内干燥24h，得到Co(OH)2和Ni(OH)2的混合物；2)将所得Co(OH)2和Ni(OH)2的混合物放入石英坩埚中，在马弗炉中600℃下，分别煅烧2h、3h和4h，冷却后，将所得产物充分研磨，得到不同煅烧时间的双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，分别记为Co3O4/NiCo2O4/NiO(2h)、Co3O4/NiCo2O4/NiO(3h)和Co3O4/NiCo2O4/NiO(4h)。(二)对比例对比例1：制备NiCo2O4/NiO复合粒子将1.45g(0.005mol)Co(NO3)2·6H2O和2.9g(0.01mol)Ni(NO3)2·6H2O加入到50mL水中溶解，搅拌15min混合均匀，然后在搅拌下加入40mL的NaOH(1mol/L)溶液，得到沉淀，搅匀得悬浊液。将所得悬浊液在120℃下用水热法处理12h，取出，冷却至室温，离心收集沉淀，用乙醇和去离子水反复清洗，将沉淀物在70℃烘箱内干燥24h，得到Co(OH)2和Ni(OH)2的混合物。将所得Co(OH)2和Ni(OH)2的混合物放入石英坩埚，在马弗炉中600℃煅烧4h，冷却后，将所得产物充分研磨，得到NiCo2O4/NiO复合粒子。对比例2：制备Co3O4/NiCo2O4复合粒子将2.9g(0.01mol)Co(NO3)2·6H2O和1.45g(0.005mol)Ni(NO3)2·6H2O加入到50mL水中溶解，搅拌15min混合均匀，然后在搅拌下加入40mL的NaOH(1mol/L)溶液，得到沉淀，搅匀得悬浊液。将所得悬浊液在120℃下用水热法处理12h，取出，冷却至室温，离心收集沉淀，用乙醇和去离子水反复清洗，将沉淀物在70℃烘箱内干燥24h，得到Co(OH)2和Ni(OH)2的混合物，将所得Co(OH)2和Ni(OH)2的混合物放入石英坩埚，在马弗炉中600℃煅烧4h，冷却后，将所得产物充分研磨，得到Co3O4/NiCo2O4复合粒子。(三)催化剂的表征图1是双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双Z型Co

【技术特征摘要】
1.双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，其特征在于，所述双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，是采用同步转化法，将Co3O4、NiCo2O4和NiO三种半导体材料通过水热法同步生成的光催化剂。


2.根据权利要求1所述的双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂，其特征在于，按摩尔比，Co3O4:NiCo2O4:NiO＝1:1:1。


3.双Z型Co3O4/NiCo2O4/NiO光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O加入到水中溶解，搅拌混合均匀，然后在搅拌下加入NaOH溶液，将所得悬浊液在120℃下用水热法处理12h，冷却至室温，离心收集沉淀，用乙醇和去离子水清洗后，在70℃烘箱内干燥24h，得Co(OH)2和Ni(OH)2混合物；
2)将所得Co(OH)2和Ni(OH)2混合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朝红，王迪，王君，房大维，刘逸伦，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21