CN109759099A - 一种光催化剂及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

一种光催化剂及其制备方法、应用，属于功能材料领域。制备方法包括：提供复合粉体；再通过热处理复合粉体，进行异相成核参与的磷化过程。其中，复合粉体包括浸渍液的干燥物；浸渍液包括分别以离子化合物的形式存在并与具有光催化活性的粉末在溶液中混合的镍和钴。通过以上制作方法具有原料价廉、工艺简单，结构可控等优点，并且所制备的光催化剂具有一定的普适性和很高的应用前景和实用价值。

Description

一种光催化剂及其制备方法、应用

技术领域

本申请涉及功能材料领域，具体而言，涉及一种光催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

能源与环境问题一直是人们关注一大重点。作为新型能源，太阳能以其独特的优势展现出巨大的应用前景。在太阳能利用领域，以通过光电转换的太阳能电池和光化学转换的光催化产氢为代表。

光催化材料是一种能够把光能转换成电能或者化学能而自身不发生变化的半导体材料。光催化材料通过吸收光能，激发电子越过禁带到达材料的导带。导带电子具有还原性可以与表面吸附的水分子结合从而将水还原得到氢气，因此光解水制氢可以成为最“干净”的能源制备方式。

对于绝大多数光催化剂来说，在产氢过程中均需加入助催化剂。目前，铂(Pt)因具有良好的集电子能力和没有产氢过电位而被广泛用作产氢助催化剂。但是由于Pt储量低以及价格昂贵，大大提升了光催化分解水产氢的成本，因此发展非贵金属基产氢助催化剂就显的尤为重要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

基于现有技术的不足，本申请提供了一种光催化剂及其制备方法、应用，以部分或全部地改善、甚至解决只能采用贵金属铂作为光催化剂的问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种光催化剂的制备方法。

制备方法包括：

提供复合粉体，其中，复合粉体包括浸渍液的干燥物，浸渍液包括分别以离子化合物的形式存在并与具有光催化活性的粉末在溶液中混合的镍和钴；

热处理复合粉体并进行磷化过程，使双金属磷化物通过异相成核的形式生长并附着于粉末的表面。

有别于水热法制作光催化剂，本申请实施例中采用二元磷化物作为催化助剂，通过在液体体系中使二元磷化物在催化剂活性成分表面均匀分布并通过异相成核生长的方式调节二元磷化物的生长尺寸，使其充分均匀地弥散分布于催化剂活性成分表面，从而实现具有理想催化效果的光催化剂。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实施方式的一些可选示例中，镍的离子化合物和钴的离子化合物均为水溶性盐。

可选地，水溶性盐为硝酸盐。

可选地，浸渍液包括硝酸钴水溶液、硝酸镍水溶液以及具有光催化活性的粉末。

可选地，浸渍液通过以下方法制得：

将硝酸钴水溶液、硝酸镍水溶液以及具有光催化活性的粉末以振荡浸渍的方式进行混合；

可选地，振荡浸渍操作是在漩涡混合器中进行的。

可选地，振荡浸渍的时间为10～40分钟。

钴和镍以水溶性盐的形式被提供和使用，从而使得制备工艺过程可以在反应条件温和、原料要求低的工艺要求下实施，从而可以降低光催化剂的制作成本和工艺复杂度，进而也可以降低光催化剂的价格，利于大规模使用。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，在本申请的第一方面的第二种可能的实施方式的一些可选示例中，在浸渍液中，镍与钴的摩尔比为1～4:2；

可选地，镍与钴的摩尔比为1～3:2；

可选地，镍与钴的摩尔比为2～3:2；

可选地，镍与钴的摩尔比为2～4:2。

通过控制镍、钴的摩尔比，以实现调节光催化剂中双金属磷化物的生长量。

结合第一方面或第一方面的第二种可能的实施方式，在本申请的第一方面的第三种可能的实施方式的一些可选示例中，镍和钴的摩尔总量与具有光催化活性的粉末中活性成分的摩尔比为1～4:200。

可选地，镍和钴的摩尔总量与活性成分的摩尔比为1～3:200。

可选地，镍和钴的摩尔总量与活性成分的摩尔比为2～3:200。

可选地，镍和钴的摩尔总量与活性成分的摩尔比为2～4:200。

镍和钴形成的双金属磷化物(二元磷化物)部分或全部地替代铂作为助催化剂，并且调控其与具有催化活性的活性成分之间的相对含量，可以实现对二元磷化物在活性成分的负载、分布均匀性以及尺寸的调节，以利于各组分之间发挥更好的协同作用。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，在本申请的第一方面的第四种可能的实施方式的一些可选示例中，活性成分包括二氧化钛和/或氮化碳。

合理选择具有光催化活性的粉末中活性成分可以使其与前述双金属磷化物更好地配合、协同以便取得理想的催化效果，同时还能够控制催化剂制作的原料成本。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的实施方式的一些可选示例中，浸渍液的干燥物是通过将浸渍液恒温干燥而获得；

可选地，恒温干燥浸渍液的温度为60～90℃。

可选地，恒温干燥浸渍液的温度为65～85℃。

可选地，恒温干燥浸渍液的温度为70～80℃。

可选地，恒温干燥浸渍液的温度为75～86℃。

由于镍和钴在溶液体系中与具有光催化活性的粉末中活性成分混合，通过加热干燥去除分散剂，从而可以使镍、钴可以稳定和牢固地附着在活性成分，避免其相互脱离，利于后续的磷化过程的进行。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的实施方式的一些可选示例中，热处理复合粉体的方法包括第一加热步骤、在第一加热步骤之后进行的第二加热步骤；

其中，第一加热步骤包括：将复合粉体在第一温度加热第一预设时间；

其中，第二加热步骤包括：在第二温度、惰性气氛下，将复合粉体与提供磷源的磷化试剂接触并加热第二预设时间，第二温度高于第一温度；

可选地，第一温度为180～240℃，或185～230℃，或190～220℃，或200～210℃。

可选地，第二温度为280～340℃，或290～330℃，或300～310℃，或305～320℃。

通过分步骤加热处理，可以使钴、镍得以被活性而具有更好的反应活性，从而更易于在后续与磷进行反应结合。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，在本申请的第一方面的第七种可能的实施方式的一些可选示例中，惰性气氛是由氦气、氮气、氩气中的一种或多种惰性气体提供。

可选地，磷化试剂是采用惰性气体作为载体而被输送与复合粉体接触。

可选地，磷化试剂包括次磷酸二氢钠。

可选地，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为1～4:20。

或，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为1～3:20。

或，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为2～3:20。

或，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为2～4:20。

在惰性环境中，可以避免镍和钴发生非期望的氧化反应，而以与磷反应完成磷化过程。同时，考虑反应的进程以及对终产品的量的选择，合理地调整镍、钴与磷的配比。

在第二方面，本申请的示例提供了一种光催化剂。

光催化剂前述的光催化剂的制备方法制备而得。

光催化剂包括磷化钴镍(双金属磷化物/二元磷化物)和具有光催化活性的粉末(如前述的二氧化钛、氮化碳)，且磷化钴镍以颗粒的形式弥散修饰于具有光催化活性的粉末中的活性成分。

示例中提供的光催化剂采用非贵金属作为助催化剂，在降低催化剂的成本的同时，还实现了以更简单的方法制作的效果，并且还在一定程度上改善催化剂的催化效果。

在第三方面，本申请的示例提供了一种上述的光催化剂在光催化分解水产氢中的应用。

在以上实现过程中，本申请实施例提供的光催化剂的制作方法采用在液体体系中混合具有催化活性的活性成分、助催化剂成分，再通过干燥使两者结合，随后通过热处理及磷化过程实现了通过异相成核的方式制作双金属磷化物，并确保其均匀、稳定地附着在前述的活性活性成分。由此获得的光催化剂在制作成本和催化性能方面均具有理想的表现，且制作方法也是简便和易于实施的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为实施例3中制备的NCPCN-2的透射电镜照片(TEM图)及元素分析图(EDX图)；

图2为实施例3中制备的NCPCN-2的X射线光电子能谱图(XPS图)；

图3为实施例3中制备的NCPCN-2产氢速率图及稳定性测试图；

图4为实施例3与对比例1、2中的催化剂产氢速率图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请实施例的一种光催化剂及其制备方法、应用进行具体说明：

光催化剂在太阳能利用领域方面具有相当广泛的应用。因此，寻找一种理想的光催化剂是相关领域的工作者的一大重要课题。

在实践中，发明人习得：以铂(Pt)作为助催化剂可以使催化剂的催化性能以被改善。

然而，正如众所周知，铂是一种贵金属。其利用的成本很高，以至于在目前在基于使用成本的考虑之下，其并不能被广泛和大量地使用。

有鉴于此，寻找一种替代铂的材料是有必要而势在必行的。发明人研究认为金属磷化物是一种具有巨大潜力的助催化剂，例如对光催化水产氢的催化剂具有好的助催化效果。特别地，对于一些二元磷化物，尤其是双金属磷化物其助催化效果更加的明显。因此，如果能够将双金属磷化物与催化剂进行结合使两者协同将有望实现更好的催化效果。同时，显然地，双金属磷化物通过适当的选择可以避免贵金属的采用，从而可以部分或完全地替代铂的使用。

在研究中，发明人尝试采用水热法或者在光催化剂表面直接生长双金属磷化物。然而，实践表明：此方法存在无法避免的缺陷，即磷化物在光催化材料表面生长的过程是一个均相成核的过程，会导致表面分布不均匀以及磷化物团聚等问题。

基于研究中发现的问题，发明人提出一种新的光催化剂及其制作方法。该制作方法采用磷化钴镍(CoNiP)作为非贵金属助催化剂，并且以其代替Pt类贵金属助催化剂。

其中，磷化钴镍通过异相成核的方式生长并结合在催化剂。而在生过程中，由于彼此间的空间位阻作用，可以有效地调控磷化物的生长尺寸，使CoNiP颗粒在光催化剂表面弥散沉积，具有良好的单分散性，实现高效的单原子催化。

由此，在本申请示例中，一种光催化剂被提出，其是一种新型的CoNiP颗粒弥散修饰的光催化剂。

该光催化剂包括磷化钴镍和具有光催化活性的粉末，且磷化钴镍以颗粒的形式弥散修饰于具有光催化活性的粉末中的活性成分。

应当指出的是以上用以表示磷化钴镍CoNiP，并非意在限定磷化钴镍化学式中钴、镍、磷是按照1:1:1的方式组合的。其具体的化学是通常根据其原料构成具有不同的适当比例。一些示例中，磷化钴镍的化学式可以由下式指代：Co_xNi_2-xP_y，例如Co_0.08Ni_1.92P_2.00。

这样的一种光催化剂能够被用于通过光催化分解水产氢。当然，该光催化剂的应用领域并不限于光催化分解水，其可以根据需要被用于各种催化场合。

示例中，制备方法包括：

步骤S101:提供复合粉体。

其中，复合粉体包括浸渍液的干燥物，浸渍液包括分别以离子化合物的形式存在并与具有光催化活性的粉末在溶液中混合的镍和钴。

换言之，复合粉体可以是预先被制备而在制作示例中所提及的光催化剂时直接使用。或者，复合粉体也是在在制作示例中所提及的光催化剂的过程中现场配置和使用的。

正如前文所述，制备方法中是通过在液体体系中使催化剂活性成分与钴、镍接触，直至混合、结合。示例中，液体体系可以是由镍、钴提供。在这样的示例中，镍和钴可以均由溶液形式提供和使用；或者，其中的一种采用溶液形式提供并被使用以提供液体体系。或者，液体体系可以是由独立形式提供。

为了使镍和钴以离子形式存在，镍和钴均可以被选择为镍的离子化合物和钴的离子化合物。相应地，液体体系可以是能够使镍、钴离子化的液体体系。即镍、钴可以是以与液体相容的适当的形式被提供。例如，示例中，镍的离子化合物和钴的离子化合物均为水溶性盐。

与之相对应，在可替代的示例中，水溶性盐为硝酸盐。其中，钴以硝酸钴水溶液提供；镍以硝酸镍水溶液提供。因此，浸渍液包括硝酸钴水溶液、硝酸镍水溶液以及具有光催化活性的粉末。基于此，作为示例，浸渍液通过以下方法制得：将硝酸钴水溶液、硝酸镍水溶液以及具有光催化活性的粉末以振荡浸渍的方式进行混合。

振荡浸渍操作例如可以是在漩涡混合器中进行的。当然，本申请也不排除采用其他设备进行振荡浸渍操作。作为一种可选的示例，振荡浸渍的时间为10～40分钟。振荡浸渍时间通常可以是根据镍、钴以及具有催化活性的粉末的量来选择的。但是，显然地，振荡浸渍的时间不宜太长，也并不适合太短。振荡浸渍的时间太长会增加制作周期，太短则不利于充分的混合。

另外，为了调控后续磷化钴镍的量，可以对镍和钴的用量进行控制。例如，在浸渍液中，镍与钴的摩尔比为1～4:2。可选地，镍与钴的摩尔比为1～3:2。可选地，镍与钴的摩尔比为2～3:2。可选地，镍与钴的摩尔比为2～4:2。

进一步，以前述相似的理由，可以对具有光催化活性的粉末的用量进行控制。示例中，通过对镍和钴与具有光催化活性的粉末的相对用量多寡进行控制。例如，镍和钴的摩尔总量与具有光催化活性的粉末中活性成分的摩尔比为1-4:200。可选地，镍和钴的摩尔总量与活性成分的摩尔比为1～3:200。可选地，镍和钴的摩尔总量与活性成分的摩尔比为2～3:200。可选地，镍和钴的摩尔总量与活性成分的摩尔比为2～4:200。其中，以水溶性硝酸盐提供的钴和镍(Co(NO₃)₂溶液和Ni(NO₃)₂溶液)的加入的总量可以是为0.5～1.5mL。

基于以上选择的助催化剂磷化钴镍，具有光催化活性的粉末可以具有多种选择。明显地，具有光催化活性的粉末不能与助催化剂磷化钴镍相排斥。即两者相互促进改善终产品的催化性能是理想和有益的选择因素。但是，在考虑两者的相容性之外，还可以根据具体使用场景和使用成核考量。示例中，具有光催化活性的粉末中的活性成分包括二氧化钛和/或氮化碳。换言之，光催化活性的粉末可以是二氧化钛粉末，如二氧化钛纳米粉末。在一些示例中，锐钛矿型的二氧化钛具有更好的催化活性。

在获得上述组分的浸渍液之后，其通过去除液体的方式以固体粉末物质被提供而获得。即，前述浸渍液的干燥物是通过将浸渍液中的液体去除获得。示例中，通过恒温干燥使液体被去除。作为一种非必须的限制，恒温干燥浸渍液的温度为60～90℃。可选地，恒温干燥浸渍液的温度为65～85℃。可选地，恒温干燥浸渍液的温度为70～80℃。可选地，恒温干燥浸渍液的温度为75～86℃。恒温干燥的温度可以根据上述的液体体系中的液体成分来选择，并不以前述的温度为限制。

干燥的方式可以是直接的热源加热，如以通电产热的电阻丝。或者，通过微波加热等等。具体的加热方式可以根据加热设备选择。虽然前述提出了通过在一定温度下恒温加热的方式进行干燥，但是，这并非意在限定必须恒温加热。换言之，干燥浸渍液也可以是在一定温度范围进行变温，如梯度升温。

步骤S102:热处理复合粉体并进行磷化过程，使双金属磷化物通过异相成核的形式生长并附着于粉末的表面。

其中，磷化过程是，镍、钴与磷反应结合的过程。该过程在热能提供能量的条件下发生和进行。

作为一种可替代的方案，示例中，热处理复合粉体并进行磷化过程的方法包括第一加热步骤、在第一加热步骤之后进行的第二加热步骤。

其中，第一加热步骤包括：将复合粉体在第一温度加热第一预设时间。第一温度可以被选择为180～240℃，或185～230℃，或190～220℃，或200～210℃。

其中，第二加热步骤包括：在第二温度、惰性气氛下，将复合粉体与提供磷源的磷化试剂接触并加热第二预设时间。第二温度可以被选择为280～340℃，或290～330℃，或300～310℃，或305～320℃。

由于，镍、钴的氧化形式的存在对光催化剂的活性会产生一定的影响，因此，示例中，期望镍、钴与磷在非氧气参与的环境中进行反应。这样的一种环境，有利于确保镍、钴与磷三者的充分结合反应，同时减少原料的浪费(氧化镍、氧化钴通常是非期望发生的反应的副产物)。示例中，磷化过程在惰性气氛下进行；或者，也可以在非氧气的环境，如真空。惰性气氛可以是由氦气、氮气、氩气中的一种或多种惰性气体提供。

另外，由于镍、钴是以复合粉体的形式被提供。因此，为了便于磷与其反应，通常希望磷也以颗粒物的形式提供。相应地，以颗粒物提供的磷可以通过载气输送，以便于复合粉体接触。其中的提供磷的磷源可以被以磷化试剂被使用。即复合粉体是与磷化试剂反应进行磷化过程的。例如，磷化试剂是采用惰性气体(也可以其他的非氧气或非氧化性气体)作为载体而被输送与复合粉体接触。

其中，磷化试剂可以是次磷酸二氢钠(NaH₂PO₂)。基于控制磷化试剂与复合粉体的用量比的需要，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比可以是1～4:20；或，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为1～3:20；或，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为2～3:20；或，复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为2～4:20。

根据以上的制作方法，示例中，Ni源和Co源被配制成溶液，其后被滴加在光催化剂粉末中，再通过振荡浸渍。在振荡的过程中，Ni和Co离子能够在光催化剂表面形成均匀的分布，干燥成核，同时有效控制组分相对含量。

随着后期的热处理以及磷化过程，磷化物的生长以异相成核形式进行。空间位阻作用可以有效调控磷化物(双金属磷化物)尺寸，使CoNiP颗粒在光催化剂(如纳米二氧化钛)表面弥散沉积，从而是指的光催化剂具有良好的单分散性，实现高效的单原子催化。

以下结合实施例对本申请的光催化剂及其制备方法、应用作进一步的详细描述。

实施例1

首先，分别配置浓度为0.5mol L-1的Co(NO₃)₂溶液和1mol L-1的Ni(NO₃)₂溶液，取TiO₂光催化剂粉末80mg放入离心管中，分别取0.5mL Co(NO₃)₂溶液和0.75mL Ni(NO₃)₂溶液加入离心管中，在漩涡混合器上混合30分钟，随后在80℃下进行恒温干燥。将干燥后的混合粉末首先在氩气气氛下200℃进行热处理2h，热处理后取1g NaH₂PO₂作为磷源，氮气作为载气，300℃进行磷化处理2h，冷却后即得新型CoNiP颗粒弥散修饰光催化剂，记为NCPTO-1，可将其用于光催化分解水产氢实验。

实施例2

首先分别配置浓度为1.33mol L-1的Co(NO₃)₂溶液和2.66mol L-1的Ni(NO₃)₂溶液，取C₃N₄光催化剂粉末92mg放入离心管中，分别取0.25mL Co(NO₃)₂溶液和0.25mL Ni(NO₃)₂溶液加入离心管中，在漩涡混合器上混合10分钟，随后在60℃下进行恒温干燥。将干燥后的混合粉末首先在氩气气氛下180℃进行热处理1h，热处理后取0.5g NaH₂PO₂作为磷源，氮气作为载气，280℃进行磷化处理1h，冷却后即得新型CoNiP颗粒弥散修饰光催化剂，记为NCPCN-1，可将其用于光催化分解水产氢实验。

实施例3

首先分别配置浓度为1mol L-1的Co(NO₃)₂溶液和1mol L-1的Ni(NO₃)₂溶液，取C₃N₄光催化剂粉末92mg放入离心管中，分别取0.5mL Co(NO₃)₂溶液和0.5mL Ni(NO₃)₂溶液加入离心管中，在漩涡混合器上混合40分钟，随后在80℃下进行恒温干燥。将干燥后的混合粉末首先在氩气气氛下220℃进行热处理3h，热处理后取1.2g NaH₂PO₂作为磷源，氮气作为载气，300℃进行磷化处理2h，冷却后即得新型CoNiP颗粒弥散修饰光催化剂，记为NCPCN-2，可将其用于光催化分解水产氢实验。

实施例4

首先分别配置浓度为0.88mol L-1的Co(NO₃)₂溶液和0.44mol L-1的Ni(NO₃)₂溶液，取C₃N₄光催化剂粉末92mg放入离心管中，分别取0.75mL Co(NO₃)₂溶液和0.75mL Ni(NO₃)₂溶液加入离心管中，在漩涡混合器上混合40分钟，随后在90℃下进行恒温干燥。将干燥后的混合粉末首先在氩气气氛下240℃进行热处理4h，热处理后取1.8g NaH₂PO₂作为磷源，氮气作为载气，340℃进行磷化处理4h，冷却后即得新型CoNiP颗粒弥散修饰光催化剂，记为NCPCN-3，可将其用于光催化分解水产氢实验。

对实施例3中制备的NCPCN-2进行检测。检测结果如图1至图3所示。

由图可知，图1中的TEM照片显示出颗粒的弥散分布，无团聚现象发生，通过元素分析图可以看出Co、Ni及P三种元素均存在，从而印证了CoNiP团簇颗粒在光催化剂表面的存在。

图2中的XPS图谱中不同元素的电子结合能对应原子在CoNiP中的结合能，再次印证了CoNiP颗粒的存在。

图3产氢实验使用300W的氙灯作为光源，并使用紫外滤光片，将50mg复合催化剂粉末加入90mL去离子水中，反应溶液加入10％的三乙醇胺作为牺牲剂。从产氢图可以看出，相比于仅仅基于催化剂电解水所能够产生的痕量的氢，本申请中的CoNiP可以起到助催化剂的作用使材料具有更高的产氢性能。稳定性测试可以说明CoNiP颗粒在光催化剂表面具有优异的稳定性，使材料具有优异稳定的产氢性能。

对比例1

首先配置浓度为1mol·L^-1的Co(NO₃)₂溶液，取C₃N₄光催化剂粉末92mg放入离心管中，取1mL Co(NO₃)₂溶液加入离心管中，在漩涡混合器上混合40分钟，随后在80℃下进行恒温干燥。将干燥后的混合粉末首先在氩气气氛下220℃进行热处理3h，热处理后取1.2gNaH₂PO₂作为磷源，氮气作为载气，300℃进行磷化处理2h，冷却后即得CoP颗粒弥散修饰光催化剂，记为CPCN，可将其用于光催化分解水产氢实验。

对比例2

首先配置浓度为1mol L-1的Ni(NO₃)₂溶液，取C₃N₄光催化剂粉末92mg放入离心管中，取1mL Ni(NO₃)₂溶液加入离心管中，在漩涡混合器上混合40分钟，随后在80℃下进行恒温干燥。将干燥后的混合粉末首先在氩气气氛下220℃进行热处理3h，热处理后取1.2gNaH₂PO₂作为磷源，氮气作为载气，300℃进行磷化处理2h，冷却后即得NiP颗粒弥散修饰光催化剂，记为NPCN，可将其用于光催化分解水产氢实验。

采用对比例1、2以及实施例3中的催化剂在相同的条件下、以相同的方法，使用300W的氙灯作为光源，并使用紫外滤光片，将50mg复合催化剂粉末加入90mL去离子水中，反应溶液加入10％的三乙醇胺作为牺牲剂，进行光催化分解水产氢实验，催化结构如图4所示。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本申请，然而应意识到，在不背离本申请的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本申请范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供复合粉体，所述复合粉体包括浸渍液的干燥物，其中，所述浸渍液包括分别以离子化合物的形式存在并与具有光催化活性的粉末在溶液中混合的镍和钴；

热处理所述复合粉体并进行磷化过程，使双金属磷化物通过异相成核的形式生长并附着于所述粉末的表面。

2.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，镍的离子化合物和钴的离子化合物均为水溶性盐；

优选地，所述水溶性盐为硝酸盐；

优选地，所述浸渍液包括硝酸钴水溶液、硝酸镍水溶液以及所述具有光催化活性的粉末；

优选地，所述浸渍液通过以下方法制得：

将硝酸钴水溶液、硝酸镍水溶液以及所述具有光催化活性的粉末以振荡浸渍的方式进行混合；

更优选地，所述振荡浸渍操作是在漩涡混合器中进行的；

进一步优选地，所述振荡浸渍的时间为10～40分钟。

3.根据权利要求2所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述浸渍液中，镍与钴的摩尔比为1～4:2；

优选地，镍与钴的摩尔比为1～3:2；

更优选地，镍与钴的摩尔比为2～3:2；

进一步优选地，镍与钴的摩尔比为2～4:2。

4.根据权利要求1或3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，镍和钴的摩尔总量与所述具有光催化活性的粉末中活性成分的摩尔比为1～4:200；

优选地，镍和钴的摩尔总量与所述活性成分的摩尔比为1～3:200；

更优选地，镍和钴的摩尔总量与所述活性成分的摩尔比为2～3:200；

进一步优选地，镍和钴的摩尔总量与所述活性成分的摩尔比为2～4:200。

5.根据权利要求4所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性成分包括二氧化钛和/或氮化碳。

6.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述浸渍液的干燥物是通过将所述浸渍液恒温干燥而获得；

优选地，恒温干燥所述浸渍液的温度为60～90℃；

更优选地，恒温干燥所述浸渍液的温度为65～85℃；

进一步优选地，恒温干燥所述浸渍液的温度为70～80℃；

更进一步优选地，恒温干燥所述浸渍液的温度为75～86℃。

7.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，热处理所述复合粉体并进行磷化过程的方法包括第一加热步骤、在所述第一加热步骤之后进行的第二加热步骤；

其中，第一加热步骤包括：将所述复合粉体在第一温度加热第一预设时间；

其中，第二加热步骤包括：在第二温度、惰性气氛下，将所述复合粉体与提供磷源的磷化试剂接触并加热第二预设时间，所述第二温度高于所述第一温度；

优选地，所述第一温度为180～240℃，或185～230℃，或190～220℃，或200～210℃；

更优选地，所述第二温度为280～340℃，或290～330℃，或300～310℃，或305～320℃。

8.根据权利要求7所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛是由氦气、氮气、氩气中的一种或多种惰性气体提供；

优选地，所述磷化试剂是采用惰性气体作为载体而被输送与所述复合粉体接触；

更优选地，所述磷化试剂包括次磷酸二氢钠；

进一步优选地，所述复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为1～4:20；

或，所述复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为1～3:20；

或，所述复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为2～3:20；

或，所述复合粉体与次磷酸二氢钠的质量比为2～4:20。

9.一种光催化剂，其特征在于，所述光催化剂根据如权利要求1～8中任意一项所述的光催化剂的制备方法制备而得，所述光催化剂包括磷化钴镍和具有光催化活性的粉末，且所述磷化钴镍以颗粒的形式弥散修饰于具有光催化活性的粉末中的活性成分。

10.一种如权利要求9所述的光催化剂在光催化分解水产氢中的应用。