负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料及其制备方法与应用.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010313573.5 (22)申请日 2020.04.20 (71)申请人 苏州大学 地址 215137 江苏省苏州市相城区济学路8 号 (72)发明人 路建美李娜君 (74)专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有 限公司 32103 代理人 孙周强陶海锋 (51)Int.Cl. B01J 27/24(2006.01) B01J 35/10(2006.01) C02F 1/30(2006.01) C02F 1/461(2006.01) C02F 1/467(2006.01。

2、) C02F 101/22(2006.01) C02F 101/30(2006.01) C02F 101/32(2006.01) C02F 101/34(2006.01) (54)发明名称 负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料及 其制备方法与应用 (57)摘要 本发明公开了一种负载于泡沫镍表面的P-N 异质结复合材料及其制备方法与应用， 为可用于 光电催化去除水体中污染物的负载型催化剂。 首 先通过水热的方法在表面洁净的泡沫镍表面修 饰层状镍铁双金属氢氧化物纳米片； 然后通过混 合溶剂热的方式在层状镍铁双金属氢氧化物纳 米片的表面修饰四氧化三钴纳米线， 得到负载于 泡沫镍表面的P-N异质结催。

3、化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 。 该复合材料对可见光具 有良好的响应， 可大大增强材料对光的吸收和利 用率， 进而有利于增强催化剂的性能。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 111389442 A 2020.07.10 CN 111389442 A 1.一种负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料， 其特征在于， 所述负载于泡沫镍表面 的P-N异质结复合材料的制备方法包括以下步骤， 采用混合溶剂热的方法在负载于泡沫镍 表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片表面修饰一维四氧化三钴纳米线， 得到负载于泡沫 镍表面的P-N异质结复合材料。 2.根据权利要求1所述负。

4、载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料， 其特征在于， 以泡沫 镍为载体， 通过水热法在泡沫镍的表面修饰层状镍铁双金属氢氧化物纳米片， 得到负载于 泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片； 再采用混合溶剂热的方法在层状镍铁双金 属氢氧化物纳米片表面修饰一维四氧化三钴纳米线， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结 复合材料。 3.根据权利要求2所述负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料， 其特征在于， 将前驱 体溶液与泡沫镍混合， 然后120180 下水热反应2030 h， 得到负载于泡沫镍表面的层 状镍铁双金属氢氧化物纳米片； 前驱体溶液由镍盐、 铁盐、 水、 尿素组成。 4.根据权利要求3所述。

5、负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料， 其特征在于， 前驱体 溶液中， 二价金属离子Ni2+与三价金属离子Fe3+的摩尔比为2:1， 尿素的摩尔数为二价金属 离子Ni2+与三价金属离子Fe3+摩尔数总和的3.84.2倍。 5.根据权利要求1所述负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料， 其特征在于， 将层状 镍铁双金属氢氧化物纳米片与含钴溶液混合， 然后80100 下水热反应610 h， 再热处 理， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料； 含钴溶液由水、 乙醇、 钴盐、 尿素组成。 6.根据权利要求5所述负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料， 其特征在于， 水和乙 醇的体积比为1:1。

6、， 尿素和钴盐的摩尔比为4:1； 钴盐的浓度为0.0030.008g/mL。 7.根据权利要求5所述负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料， 其特征在于， 热处理 为在空气气氛下于250下保温1.52.5 h。 8.一种催化净化水体中的污染物的方法， 包括以下步骤， 采用混合溶剂热的方法在负 载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片表面修饰一维四氧化三钴纳米线， 得到 负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料； 将负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料加入 含有污染物的水体中， 光催化和/或电催化， 完成水体中的污染物的净化。 9.一种负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料的制备方法， 包括。

7、以下步骤， 采用混合 溶剂热的方法在负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片表面修饰一维四氧 化三钴纳米线， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料。 10.权利要求1所述负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料作为催化剂在净化水体中 污染物的应用。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111389442 A 2 负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料及其制备方法与 应用 技术领域 0001 本发明涉及纳米复合材料及光电催化技术领域， 具体涉及一种负载于泡沫镍上的 二维层状镍铁双金属氢氧化物纳米片和一维四氧化三钴纳米线P-N异质结复合材料的制备 方法及其用于光电催化有效去除水体中污染物的。

8、应用。 背景技术 0002 近年来， 随着科技进步和经济发展， 人们的生活水平达到了一个新高度， 但也带来 了能源短缺与环境污染等问题。 如何合理利用已有资源消除环境污染并很好的保护环境是 目前需要关注的问题。 以半导体材料为核心的光催化技术为我们提供了一种较理想的污染 治理思路， 其本质是利用廉价、 清洁和无穷尽的太阳光能为能源， 在污染体系中加入催化 剂， 当半导体催化剂吸收能量等于或大于其带隙能的光子时， 产生光生载流子， 进而形成各 种不同种类的活性物质， 这些活性物质中具有氧化性质的可以降解有机污染物使其分解直 到矿化， 而具有还原性质的物质可以用于处理环境中的重金属离子。 在此过程。

9、中， 光催化剂 受光激发产生活性物质和活性物质与环境污染物的反应是光催化技术应用的基础和关键。 但是， 目前大多数光催化剂的催化效率远远达不到实际应用的需求， 其主要缺陷集中在催 化剂对光的吸收和利用范围， 光生载流子的分离和迁移， 以及催化剂的稳定性和重复利用 等问题上。 因此， 目前围绕半导体光催化技术的研究热点主要集中在解决上述问题上。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 及其制备方法， 构建可见光响应的光催化复合材料， 并通过光电催化 的方法实现水体中污染物的有效去除。 本发明构建了一种。

10、负载型具有可见光响应的P-N异 质结复合材料， 在半导体复合材料的内部形成内建电场加速了光生载流子的迁移速率， 进 而可以避免光生载流子的复合而增强催化活性， 与此同时， 该负载于泡沫镍表面的P-N异质 结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 可直接用作光阳极， 应用于光电催化反应， 在 外加电场的驱动下将光生电子转移至对电极， 更进一步增强了光生载流子的分离。 综上所 述， 这一设计不仅提高了材料对光的吸收和利用， 也有利于光生载流子的分离、 迁移， 同时 光电催化的方式可进一步增进催化活性。 在催化性能方面， 上述制备的复合材料表现出对 污染物的有效去除， 且由于。

11、P-N异质结催化剂负载于宏观泡沫镍表面， 在实际的催化过程中 表现出便利且良好的分离效果。 0004 为了达到上述目的， 本发明采用如下具体技术方案： 一种负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 及其制备方 法， 包括以下步骤， 采用混合溶剂热的方法在负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化 物纳米片表面修饰一维四氧化三钴纳米线， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） ， 可作为催化剂。 说明书 1/7 页 3 CN 111389442 A 3 0005 本发明公开了光电催化净化水体中的污染物的。

12、方法， 包括以下步骤， 采用混合溶 剂热的方法在负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片表面修饰一维四氧化 三钴纳米线， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料； 将负载于泡沫镍表面的P-N异 质结复合材料加入含有污染物的水体中， 光催化和/或电催化， 完成水体中的污染物的净 化。 0006 本发明中， 光催化为可见光催化； 电催化在电化学工作站进行。 两种催化具体的操 作方法都是常规技术， 本发明创造性在于公开了负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 作为催化剂净化水体中的污染物。 0007 本发明进一步公开了上述负载于泡沫镍表面的P。

13、-N异质结复合材料 （Ni foam NiFe-LDH/Co3O4） 作为催化剂在净化水体中污染物的应用。 0008 水体中的污染物可以为无机物还可以为有机物， 比如铬离子、 油、 有机溶剂、 双酚 化合物等。 0009 本发明中， 以泡沫镍为载体， 通过水热法在泡沫镍的表面修饰层状镍铁双金属氢 氧化物纳米片， 得到负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片； 具体的， 将前驱 体溶液与泡沫镍混合， 然后120180 下水热反应2030 h， 得到层状镍铁双金属氢氧化 物纳米片， 负载于泡沫镍的表面； 前驱体溶液由镍盐、 铁盐、 水、 尿素组成， 优选的， 镍盐为六 水合硝酸镍、 铁盐为九。

14、水合硝酸铁； 进一步的， 前驱体溶液中， 二价金属离子Ni2+与三价金属 离子Fe3+的摩尔比为2:1， 尿素的摩尔数为二价金属离子Ni2+与三价金属离子Fe3+摩尔数总 和的3.84.2倍， 优选4倍。 0010 本发明中， 将层状镍铁双金属氢氧化物纳米片与含钴溶液混合， 然后80100 下水热反应610 h， 再热处理， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料； 含钴溶液由 水、 乙醇、 钴盐、 尿素组成， 优选的， 钴盐为六水合硝酸钴； 进一步的， 水和乙醇的体积比为1: 1， 尿素和钴盐的摩尔比为4:1； 优选的， 钴盐的浓度为0.0030.008g/mL ， 优选0.004 0.。

15、005g/mL； 热处理为在空气气氛下于250下保温1.52.5 h， 优选2h。 0011 本发明以宏观材料泡沫镍 （Ni foam） 为载体， 首先通过水热的方法在泡沫镍的表 面修饰层状镍铁双金属氢氧化物 （NiFe-LDH） 纳米片， 得到负载于泡沫镍表面的层状镍铁双 金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foamNiFe-LDH） ； 然后通过混合溶剂热的方法在层状镍 铁双金属氢氧化物纳米片表面修饰针状一维四氧化三钴 （Co3O4） 纳米线， 得到负载于泡沫镍 表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 。 以上述复合材料作为光阳 极， 通过光电催化。

16、的方法对双酚A （BPA） 和六价铬 （Cr(VI)） 进行催化处理。 本发明所提供的 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 可以通过光电 催化的方法对水体中污染物实现高效净化。 0012 本发明负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 的制 备方法可如下进行： （1） 层状镍铁双金属氢氧化物前驱体溶液的制备： 首先， 在单口圆底烧瓶中依次加入 去离子水、 六水合硝酸镍和九水合硝酸铁 （二价金属离子Ni2+与三价金属离子Fe3+的摩尔比 为2:1， Fe3+在去离子水中的摩尔浓度为0.1 mo。

17、l/L） ， 搅拌均匀后加入尿素 （尿素的投料摩尔 数为二价与三价金属离子摩尔数总和的4倍） ， 搅拌均匀后于90110下回流2030 h， 即得 到NiFe-LDH的前驱体溶液； 说明书 2/7 页 4 CN 111389442 A 4 （2） 负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foamNiFe- LDH） 的制备： 本发明采用水热法合成上述负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳 米片复合材料 （Ni foamNiFe-LDH） 。 将表面洁净的泡沫镍放入聚四氟乙烯内衬的高压反应 釜中， 加入制备好的层状镍铁双金属氢氧化物的前驱体溶液。 将反应釜置于预先设定。

18、好温 度的烘箱内， 在120180 下恒温水热反应2030 h。 反应结束后， 停止加热， 待反应釜自然 冷却至室温后对产物进行离心分离并用去离子水洗涤35次， 置于60 鼓风烘箱中干燥20 30 h， 得到负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foam NiFe-LDH） ； （3） 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 的制 备： 本发明采用混合溶剂热法合成上述负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 。 首先， 在烧杯中依次加入去离子水、 无水乙醇、 六水。

19、合硝酸钴和尿素 （去离子水和无水乙醇的体积比为1:1， 尿素和六水合硝酸钴的摩尔比为4:1） ， 超声分散得 到均一的混合溶液。 将上述 （2） 中制备得到的负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化 物纳米片复合材料 （Ni foamNiFe-LDH） 放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中， 加入一定量 的上述混合溶液。 将反应釜置于预先设定好温度的烘箱内， 在80100 下恒温水热反应6 10 h。 反应结束后， 停止加热， 待反应釜自然冷却至室温后对产物进行分离并用去离子水洗 涤35次， 干燥后置于管式炉中， 在空气气氛下于250条件下保温2 h， 升温速率为2-5/ min， 得到负载于泡沫镍。

20、表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4） 。 0013 本发明的优点： 1. 本发明公开的负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe- LDH/Co3O4） 具有广泛的光响应范围， 是一种可见光光催化复合材料。 0014 2. 本发明公开的负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foam NiFe-LDH/Co3O4） 中的P-N异质结可提供额外的电场来加速电子-空穴迁移， 从而改善催化性 能。 0015 3. 本发明公开的负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foam NiFe-LDH/Co3O。

21、4） 中二维纳米片NiFe-LDH与一维Co3O4纳米线的复合， 可增大比表面积， 进而 扩展光响应面积， 更有利于污染物的吸附和光的吸收利用。 0016 4. 本发明公开的负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foam NiFe-LDH/Co3O4） 中Co3O4为一维结构， 可增强材料的电子传输能力。 0017 5. 本发明公开的负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foam NiFe-LDH/Co3O4） 结构稳定， 制备方法简单， 重复利用简便快捷。 因此， 本发明中所制备的材 料简单易得， 并可有效利用光源， 通过光电催化净化水体中的污染物， 有利于其。

22、进一步的推 广应用。 附图说明 0018 图1为负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foam NiFe-LDH） 的扫描电镜照片； 图2为实施例四中所得负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foam NiFe-LDH/Co3O4-2） 的扫描电镜照片； 说明书 3/7 页 5 CN 111389442 A 5 图3为实施例四中所得负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foam NiFe-LDH/Co3O4-2） 对污染物的光电催化去除效果图； 图4为实施例四中所得负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foam NiFe。

23、-LDH/Co3O4-2） 通过光催化、 电催化和光电催化的方式对污染物的去除效果对比图。 具体实施方式 0019 本发明公开的负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/ Co3O4） 的制备方法为， 采用混合溶剂热的方法在层状镍铁双金属氢氧化物纳米片表面修饰 一维四氧化三钴纳米线， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料 （Ni foamNiFe- LDH/Co3O4） ， 可作为催化剂。 0020 实施例一 层状镍铁双金属氢氧化物前驱体溶液的制备， 具体步骤如下： 首先， 在单口圆底烧瓶中依次加入15 ml去离子水、 0.6979 g六水合硝酸镍和0.4。

24、803 g 九水合硝酸铁， 搅拌均匀后加入0.8647 g尿素， 搅拌均匀后于100 下回流24 h， 即得到层 状镍铁双金属氢氧化物的前驱体溶液， 其中二价金属离子Ni2+与三价金属离子Fe3+的摩尔 比为2:1， Fe3+的摩尔浓度为0.1 mol/L， 尿素的摩尔数为二价金属离子Ni2+与三价金属离子 Fe3+摩尔数总和的4倍。 0021 实施例二 水热法制备负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foam NiFe-LDH） ， 具体步骤如下： 本发明采用水热法合成上述负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复 合材料 （Ni foamNiFe-LDH） 。

25、。 将泡沫镍放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中， 加入3 ml实 施例一中制备好的层状镍铁双金属氢氧化物前驱体溶液和32 ml去离子水。 将反应釜置于 预先设定好温度的烘箱内， 在160 下恒温水热反应24 h。 反应结束后， 停止加热， 待反应 釜自然冷却至室温后对产物进行离心分离并用去离子水洗涤3次， 置于60 鼓风烘箱中干 燥24 h， 得到负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foam NiFe-LDH） 。 其扫描电镜图如图1所示， 从图中可以看出， 在泡沫镍的表面上均匀负载了形貌 规整的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片， 参照实施例七的方法， 100 min后水。

26、溶液中六价铬 去除率为22.3 %。 0022 实施例三 混合溶剂热法制备负载于泡沫镍表面的P-N异质结复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/ Co3O4-1） 催化剂， 具体步骤如下： 本发明采用混合溶剂热法合成上述负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-1） 。 首先， 在烧杯中依次加入40 ml去离子水、 40 ml无水乙醇、 0.87 g六水合硝酸钴和0.7206 g尿素， 超声分散得到均一的混合溶液。 将实施例二中得到 的负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foamNiFe-LDH） 放 入聚四氟乙。

27、烯内衬的高压反应釜中， 加入10 ml的上述混合溶液及25 ml去离子水和无水乙 醇的混合溶液 （体积比为1:1） 。 将反应釜置于预先设定好温度的烘箱内， 在90 下恒温水 热反应8 h。 反应结束后， 停止加热， 待反应釜自然冷却至室温后对产物进行分离并用去离 说明书 4/7 页 6 CN 111389442 A 6 子水洗涤3次， 干燥后置于管式炉中， 在空气气氛下于250 条件下保温2 h， 升温速率为3 /min， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4- 1） 。 所得的产物仅在均匀生长的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片表面负载少。

28、量的四氧化三 钴纳米线， 参照实施例七的方法， 100 min后水溶液中六价铬去除率为30.1 %。 0023 实施例四 混合溶剂热法制备负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe- LDH/Co3O4-2） ， 具体步骤如下： 本发明采用混合溶剂热法合成上述负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 。 首先， 在烧杯中依次加入40 ml去离子水、 40 ml无水乙醇、 0.87 g六水合硝酸钴和0.7206 g尿素， 超声分散得到均一的混合溶液。 将实施例二中得到 的负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳。

29、米片复合材料 （Ni foamNiFe-LDH） 放 入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中， 加入15 ml的上述混合溶液及20 ml去离子水和无水乙 醇的混合溶液 （体积比为1:1） ， 此时六水合硝酸钴的浓度为0.0047g/mL （按投料比计， 以所 有液体体积为基数） 。 将反应釜置于预先设定好温度的烘箱内， 在90 下恒温水热反应8 h。 反应结束后， 停止加热， 待反应釜自然冷却至室温后对产物进行分离并用去离子水洗涤3 次， 干燥后置于管式炉中， 在空气气氛下于250 条件下保温2 h， 升温速率为/min， 得到 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-。

30、LDH/Co3O4-2） 。 其扫描电镜 图如图2所示， 从图中可以看出， 四氧化三钴纳米线均匀的负载于层状镍铁双金属氢氧化物 纳米片的表面。 0024 将上述250 条件下保温2 h调整为300 条件下保温2 h， 其余不变， 得到Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2-1， 参照实施例七的方法， 100 min后水溶液中六价铬去除率为 38.5%。 0025 实施例五 混合溶剂热法制备负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe- LDH/Co3O4-3） ， 具体步骤如下： 本发明采用混合溶剂热法合成上述负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （N。

31、i foamNiFe-LDH/Co3O4-3） 。 首先， 在烧杯中依次加入40 ml去离子水、 40 ml无水乙醇、 0.87 g六水合硝酸钴和0.7206 g尿素， 超声分散得到均一的混合溶液。 将实施例二中得到 的负载于泡沫镍表面的层状镍铁双金属氢氧化物纳米片复合材料 （Ni foamNiFe-LDH） 放 入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中， 加入20 ml的上述混合溶液及15 ml去离子水和无水乙 醇的混合溶液 （体积比为1:1） 。 将反应釜置于预先设定好温度的烘箱内， 在90 下恒温水 热反应8 h。 反应结束后， 停止加热， 待反应釜自然冷却至室温后对产物进行分离并用去离 子水洗涤。

32、3次， 干燥后置于管式炉中， 在空气气氛下于250 条件下保温2 h， 升温速率为3 /min， 得到负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4- 3） 。 所得的产物完全被四氧化三钴纳米线覆盖， 参照实施例七的方法， 100 min后水溶液中 六价铬去除率为36.7 %。 0026 实施例六 混合溶剂热法制备负载于泡沫镍表面的四氧化三钴纳米线复合材料 （Ni foam Co3O4） ， 具体步骤如下： 说明书 5/7 页 7 CN 111389442 A 7 本发明采用混合溶剂热法合成上述负载于泡沫镍表面的四氧化三钴纳米线复合材料 （Ni fo。

33、amCo3O4） 。 首先， 在烧杯中依次加入40 ml去离子水、 40 ml无水乙醇、 0.87 g六水合 硝酸钴和0.7206 g尿素， 超声分散得到均一的混合溶液。 将表面洁净的泡沫镍放入聚四氟 乙烯内衬的高压反应釜中， 加入35 ml的上述混合溶液。 将反应釜置于预先设定好温度的烘 箱内， 在90 下恒温水热反应8 h。 反应结束后， 停止加热， 待反应釜自然冷却至室温后对 产物进行分离并用去离子水洗涤3次， 干燥后置于管式炉中， 在空气气氛下于250 条件下 保温2 h， 升温速率为3/min。 经扫描电镜表征， 发现四氧化三钴纳米线均匀的负载于泡沫 镍的表面， 参照实施例七的方法，。

34、 100 min后水溶液中六价铬去除率为31.3 %。 0027 实施例七 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 对污染 物的光催化实验， 具体步骤如下： 对50 mL含六价铬离子 （由重铬酸钾配制， 浓度为10 mg/L） 的水溶液进行光催化实验。 将负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 浸入污染 物溶液中， 避光搅拌半小时达到吸附-解吸平衡后， 使用300 W氙灯光源作为模拟太阳光进 行光催化实验， 每隔20分钟取样3 mL。 采用显色法用紫外-可见分光光度计测试水样在5。

35、40 nm波长下的吸光度， 得到相应水样中六价铬的浓度。 从附图4中可以看出， 负载于泡沫镍表 面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 在光照下， 100 min后水溶液 中六价铬去除率为43.6 %。 0028 实施例八 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 对污染 物的光催化实验， 具体步骤如下： 对50 mL含有机污染物 （由BPA配制， 浓度为10 mg/L） 的水溶液进行光催化实验。 将负载 于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2。

36、） 浸入污染物溶液 中， 避光搅拌半小时达到吸附-解吸平衡后， 使用300 W氙灯光源作为模拟太阳光进行光催 化实验， 每隔20分钟取样3 mL。 采用高效液相测得溶液中BPA的残留浓度。 从附图4中可以看 出， 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 在光照 下， 100 min后水溶液中BPA的去除率为45.2 %。 0029 实施例九 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 对污染 物的电催化实验， 具体步骤如下： 采用三电极体系 （上述实施例四中所得的负载于泡沫镍表面的P。

37、-N异质结催化剂复合 材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 作为工作电极、 饱和甘汞电极作为参比电极、 铂片电极作 为对电极、 0.2 M的Na2SO4为电解质溶液） 进行电催化实验， 在光电反应池中分别加入50 mL 含六价铬离子 （由重铬酸钾配制， 浓度为10 mg/L） 和有机污染物 （由BPA配制， 浓度为10 mg/ L） 的水溶液， 中间用质子交换膜隔开。 避光搅拌半小时达到吸附-解吸平衡后， 使用电化学 工作站给工作电极施加0.7 V大小的偏压进行电催化实验， 每隔20分钟取样3 mL。 然后， 采 用高效液相测得溶液中BPA的残留浓度， 使用显色法用紫外-可。

38、见分光光度计测试水样在 540 nm波长下的吸光度， 得到相应水样中六价铬和BPA的浓度。 从附图4中可以看出， 负载于 泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 在外加电压的作用 说明书 6/7 页 8 CN 111389442 A 8 下， 100 min后水溶液中六价铬去除率为5.3 %， BPA的去除率为13.1 %。 0030 实施例十 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 对污染 物的光电催化实验， 具体步骤如下： 采用三电极体系 （上述实施例四中所得的负载于泡沫镍表面的P。

39、-N异质结催化剂复合 材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 作为工作电极、 饱和甘汞电极作为参比电极、 铂片电极作 为对电极、 0.2 M的Na2SO4为电解质溶液） 进行光电催化实验， 在光电反应池中分别加入50 mL含六价铬离子 （由重铬酸钾配制， 浓度为10 mg/L） 和有机污染物 （由BPA配制， 浓度为10 mg/L） 的水溶液， 中间用质子交换膜隔开。 避光搅拌半小时达到吸附-解吸平衡后， 使用300 W氙灯光源作为模拟太阳光， 使用电化学工作站给工作电极施加0.7 V大小的偏压进行光电 催化实验， 每隔20分钟取样3 mL。 然后， 采用高效液相测得溶液中B。

40、PA的残留浓度， 使用显色 法用紫外-可见分光光度计测试水样在540 nm波长下的吸光度， 得到相应水样中六价铬和 BPA的浓度。 从附图3和附图4中可以看出， 负载于泡沫镍表面的P-N异质结催化剂复合材料 （Ni foamNiFe-LDH/Co3O4-2） 在光照和外加电压的协同作用下， 100 min后水溶液中六价铬 去除率为97.5 %， BPA （双酚A） 的去除率为98.1 %， 去除效率较单纯的光催化或电催化明显 提高。 0031 本发明公开的复合材料已被证实是提高材料催化活性的有效手段， 就P-N异质结 而言， 当具有不同费米能级的两种不同类型的半导体接触时， 载流子会自发地在半。

41、导体间 流动， 直至达到平衡状态。 在半导体结的界面处， 由于载流子的流动会形成两个荷电相反的 空间电荷区， 产生相应的内建电场。 半导体结的内建电场被广泛应用于促进光生载流子的 分离， 如太阳能电池和光催化体系等。 此外， 光电催化技术通过外加电压使半导体材料 受光激发产生的光生电荷被有效分离而增强催化活性， 是实现太阳能高效利用的有效方法 之一， 有望解决目前所面临的环境问题与能源危机。 说明书 7/7 页 9 CN 111389442 A 9 图1 说明书附图 1/3 页 10 CN 111389442 A 10 图2 说明书附图 2/3 页 11 CN 111389442 A 11 图3 图4 说明书附图 3/3 页 12 CN 111389442 A 12 。