本發(fā)明屬于鐵酸鎳可見光催化劑的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模板法合成具有多孔結(jié)構(gòu)鐵酸鎳可見光催化劑的方法。

背景技術(shù)：

水污染問題一直影響著人們的生活，相對于傳統(tǒng)的廢水處理，光催化降解污染物具有速度快、無選擇性、反應(yīng)條件溫和、投資少、能耗低和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。光催化劑是這項(xiàng)技術(shù)的核心，tio2半導(dǎo)體光催化劑得到廣泛使用，是由于其催化活性高，無毒，廉價(jià)，穩(wěn)定性好，但tio2僅能利用太陽光中紫外光部分（波長范圍是400nm以下），太陽光利用率低，并且存在催化劑難以回收的難題，因此開發(fā)具有磁性的且能夠高效利用太陽光的催化劑具有重要的研究意義。

近年來，在光催化降解污染物領(lǐng)域，尖晶石鐵酸鎳（nife2o4）的研究開發(fā)得到人們的關(guān)注，環(huán)境友好，低價(jià)易得，具有較窄的帶隙能，此外其磁性有益于光催化劑的回收，并且具有化學(xué)穩(wěn)定性。nife2o4具有可見光光催化活性。但是現(xiàn)有的研發(fā)中，nife2o4大部分作為電極材料或電導(dǎo)材料；nife2o4也可以在h2o2、臭氧的輔助下處理污染物，而直接用于光催化降解污染物的比較少。nife2o4的帶隙能為1.7ev，利用可見光（波長范圍400～760nm）進(jìn)行光催化降解污染物，大大提高了太陽能利用率，并且自身的磁性使其易于回收利用。

利用水熱法、溶劑熱法、溶膠-凝膠法合成nife2o4的較多，但是合成得到的nife2o4光催化性能較弱。而模板法簡單易控，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性強(qiáng)。以棉纖維為模板合成的nife2o4具有多孔結(jié)構(gòu)，棉纖維模板屬于植物模板，不會給環(huán)境造成二次污染；并且棉纖維模板控制了nife2o4的多孔結(jié)構(gòu)及形貌，這樣的結(jié)構(gòu)提高了光催化性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種工藝簡單且方便控制的模板法合成具有多孔結(jié)構(gòu)鐵酸鎳可見光催化劑的方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，模板法合成具有多孔結(jié)構(gòu)鐵酸鎳可見光催化劑的方法，其特征在于具體步驟為：

（1）用摩爾濃度為1～4mol/l的堿溶液處理棉纖維1～8h，然后于60～120℃干燥；

（2）將處理過的棉纖維浸泡在硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中3～8h，然后于60～120℃干燥至凝膠；

（3）將凝膠在程序升溫爐中以1～5℃/min的升溫速率升溫至400～800℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的硝酸鎳、硝酸鐵與檸檬酸的投料摩爾比為1:2:1～4。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的模板法合成具有多孔結(jié)構(gòu)鐵酸鎳可見光催化劑的方法，其特征在于具體步驟為：

（1）用摩爾濃度為3mol/l的氫氧化鈉溶液處理棉纖維2h，然后于80℃干燥；

（2）將處理過的棉纖維浸泡在摩爾比為1:2:1的硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中4h，然后于100℃干燥至凝膠；

（3）將凝膠在程序升溫爐中以3℃/min的升溫速率升溫至500℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、模板法制備nife2o4易于控制形貌，得到的nife2o4為多孔結(jié)構(gòu)，該多孔結(jié)構(gòu)提高了nife2o4的光催化性能；

2、nife2o4自身的磁性有益于回收利用；

3、nife2o4在可見光區(qū)域（波長范圍400～760nm）光催化降解污染物，提高了太陽光的利用率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例3制備的具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳的xrd圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例3制備的具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳的孔徑分布圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制備的具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳的掃描電鏡圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3制備的具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳的掃描電鏡圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例3制備的具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳在可見光下降解10mg/l亞甲基藍(lán)溶液的效果圖。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

用摩爾濃度為1mol/l的氫氧化鈉溶液浸泡棉纖維8h，然后于120℃干燥；將干燥后的棉纖維浸泡在摩爾比為1:2:3的硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中8h，然后于100℃干燥至凝膠；將凝膠在程序升溫爐中以1℃/min的升溫速率升溫至800℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳。

實(shí)施例2

用摩爾濃度為2mol/l的氫氧化鈉溶液浸泡棉纖維7h，然后于100℃干燥；將干燥后的棉纖維浸泡在摩爾比為1:2:2的硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中4h，然后于120℃干燥至凝膠；將凝膠在程序升溫爐中以5℃/min的升溫速率升溫至600℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳。

實(shí)施例3

用摩爾濃度為3mol/l的氫氧化鈉溶液浸泡棉纖維2h，然后于80℃干燥；將干燥后的棉纖維浸泡在摩爾比為1:2:1的硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中4h，然后于100℃干燥至凝膠；將凝膠在程序升溫爐中以3℃/min的升溫速率升溫至500℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳。

圖1是本實(shí)施例制備樣品的xrd圖，由圖可知：采用模板法得到的樣品是鐵酸鎳；

圖2是本實(shí)施例制備的鐵酸鎳的孔徑分布圖，由圖可知：采用模板法得到的樣品是多孔結(jié)構(gòu)的；

圖3～4是本實(shí)施例制備的鐵酸鎳的掃描電鏡圖，由圖可知：采用模板法得到的樣品是多孔結(jié)構(gòu)的；

圖5是本實(shí)施例制備的具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳在可見光下降解10mg/l亞甲基藍(lán)溶液

的效果圖，由圖可知：與采用水熱法，溶膠-凝膠法相比，采用模板法得到的多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳在可見光催化性能優(yōu)異。

實(shí)施例4

用摩爾濃度為4mol/l的氫氧化鈉溶液浸泡棉纖維1h，然后于60℃干燥；將干燥后的棉纖維浸泡在摩爾比為1:2:4的硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中3h，然后于60℃干燥至凝膠；將凝膠在程序升溫爐中以2℃/min的升溫速率升溫至400℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳。

以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種模板法合成具有多孔結(jié)構(gòu)鐵酸鎳可見光催化劑的方法，具體步驟為：用摩爾濃度為1～4mol/L的堿溶液處理棉纖維1～8h，然后于60～120℃干燥；將處理過的棉纖維浸泡在硝酸鐵、硝酸鎳與檸檬酸形成的溶膠中3～8h，然后于60～120℃干燥至凝膠；將凝膠在程序升溫爐中以1～5℃/min的升溫速率升溫至400～800℃煅燒3h，隨爐冷卻至室溫制得具有多孔結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳。本發(fā)明以棉纖維為模板合成的NiFe2O4具有多孔結(jié)構(gòu)，棉纖維模板屬于植物模板，不會給環(huán)境造成二次污染；并且棉纖維模板控制了NiFe2O4的多孔結(jié)構(gòu)及形貌，該多孔結(jié)構(gòu)提高了NiFe2O4的光催化性能。

技術(shù)研發(fā)人員：趙曉華;徐莎;婁向東;蘇帥;魏崇;王曉兵;李彩珠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.01.22
技術(shù)公布日：2017.07.14