CN105056952B - 一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂的制备方法及其应用。所述方法包括：将镍盐和铝盐溶解于去离子水中，加入沉淀剂，充分溶解后，在50～120℃油浴，晶化回流12～36h，得到粗产物；将粗产物洗涤、干燥，即得到前驱体水滑石材料；将前躯体水滑石材料研磨，以2～5℃·min^‑1的升温速率升温到400～600℃，保持2～5h，自然降温到室温，即得到混合金属氧化物；将混合金属氧化物在氢氩混合气中以2～5℃·min^‑1升温速率升温到400～600℃，保持2～5h，完毕后切换至氮气气氛，自然降温到室温，即得到镍基光催化剂。该催化剂成本低廉，制备简便，工艺简单，易于大规模生产，首次将镍基催化剂用于光催化费托反应，产物中高碳烃有很高选择性，有望应用于工业应用方面。

Description

一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化 剂的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及光催化剂的制备技术领域。更具体地，涉及一种廉价金属镍基催化剂的制备方法及其在光催化一氧化碳加氢(即费托反应)高选择性制备高碳烃类中的应用。

背景技术

环境污染和能源短缺是困扰人类可持续发展的难题。随着人类对能源需求的日益增加，石油资源的日益耗竭，非油基碳资源，包括储量相对丰富的煤和甲烷等化石燃料以及可通过光合作用再生的生物质资源在即将到来的后石油时代将发挥着重要的作用，这些非油基碳资源转化利用的较为成熟的技术是经合成气的间接转化途径，选择合适的催化剂，由合成气可以制备各种碳氢化合物或含氧化合物，形成丰富的“合成气化学”。经合成气制备碳氢化合物(费托反应)已经有相对成熟的催化剂技术，费托合成催化剂主要由三部分组成：活性主金属、载体、其他各种助剂和添加剂。活性主金属以Fe、Co、Ni、Ru和Rh最为活跃，但是由于贵金属Ru和Rh高昂的价格，限制了其在工业中的实际应用，其中Fe和Co由于其高的活性和高级烷烃选择型已在工业中成功应用，Ni基催化剂由于其加氢严重，主要产物为甲烷限制了其产物的附加价值。同时，费托反应都是在高温高压中进行的，高温反应加速了积碳的形成和催化剂烧结导致催化剂的失活；同时从能量和效率上讲都是极其浪费的，如果在较温和条件下驱动费托反应，一直以来是催化及化学领域最前沿和极具挑战的课题，近年来，利用太阳能替代传统的热能来驱动CO加氢制备烃类已经被证明是非常有前景的新思路。利用太阳能光催化技术将太阳能转化为化学能，已被认为是解决未来可再生能源的最佳途径之一。

水滑石是一类独特的层状阴离子型化合物，其主体层板结构类似于水镁石Mg(OH)₂，层板为八面体MO₆共棱边，金属离子占据八面体中心，由于主体层板的元素组成可调，层间客体的可调控性，水滑石在催化、载体和功能材料方面有诸多应用。以水滑石为前驱体，利用其自身的晶格定位效应和结构拓扑转化效应，通过焙烧还原，水滑石作为前体或刚性、稳定的模板，诱导限域形成具有高分散性和高负载型廉价金属纳米催化剂，以此代替传统贵金属催化剂有望在费托反应中有很好的选择性。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂的应用。

本发明基于水滑石的层状结构及层板二价和三价金属离子的比例可调控性，通过高温焙烧，形成复合金属氧化物，再高温还原制备高负载量和高分散性镍基催化剂，并首次用此催化剂光催化费托反应，且其产物有很好的高级碳烃选择性。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)配制混合金属盐溶液：将镍盐和铝盐溶解于去离子水中，加入沉淀剂，充分溶解后，在50～120℃油浴，晶化回流12～36h，得到粗产物；

2)将步骤1)得到的粗产物洗涤、干燥，即得到前驱体水滑石材料；

3)将步骤2)得到的前躯体水滑石材料研磨，以2～5℃·min^-1的升温速率升温到400～600℃，保持2～5h，自然降温到室温，即得到混合金属氧化物；

4)将步骤3)得到的混合金属氧化物在氢氩混合气气氛中以2-5℃·min^-1升温速率升温到400～600℃，保持2～5h，完毕后切换至氮气气氛，自然降温到室温，即得到终产物镍基光催化剂。

优选地，步骤1)中，所述镍盐溶解于去离子水中的浓度为0.2～0.05mol·L^-1；所述铝盐溶解于去离子水中的浓度为0.1～0.02mol·L^-1；所述镍盐与铝盐的摩尔比为3～1:1。

优选地，步骤1)中，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍或硫酸镍；所述铝盐为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。

优选地，步骤1)中，所述沉淀剂为尿素，沉淀剂的加入摩尔数为镍盐和铝盐摩尔总数的2～8倍。

优选地，步骤2)中，洗涤的方式为用去离子水洗涤3～5次，干燥的温度为60～80℃，干燥的时间为6～15h。

优选地，步骤2)中，所得到的前驱体水滑石材料的化学式为[Ni²⁺ _1-xAl³⁺ _x(OH)₂]^x+·(A^n-)_x/n·mH₂O，其中0.2≤x≤0.33；n为阴离子的化合价数；m为结晶水数量，取值范围为0.5-9，A^n-是NO₃ ^-或CO₃ ^2-。

优选地，步骤3)中，焙烧的温度优选为500℃。

优选地，步骤4)中，所述氢氩混合气中氢气的体积分数为10％。

优选地，上述所用到的盐类和沉淀剂均为分析纯。

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

如上所述的制备方法制备得到的一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂，所述镍基光催化剂的化学式为Ni-NiO/Al₂O₃。

如上所述的光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂在光催化费托反应中的应用。

优选地，所述应用为在可透光的密闭反应釜中加入镍基光催化剂10～100mg，通入稀释的合成气，进行全光谱光照，采用气相色谱检测产物随时间变化；所述合成气为H₂/CO＝3:1(v/v)。

本发明的有益效果如下：

本发明的优点在于，以层状水滑石为前驱体，利用其自身的晶格定位效应和结构拓扑转化效应，通过焙烧还原，水滑石作为前体或刚性、稳定的模板，诱导限域形成具有高分散性和高负载型廉价金属镍纳米催化剂，通过控制前体金属盐摩尔比例和还原温度，在光催化费托反应制备高碳烃有很高的选择性。在优化催化剂制备条件下，碳二以上高碳烃的选择性可高达24.8％，与相同温度下的传统热催化产物主要为甲烷且CO转化率只有4.7％(在相同的反应条件下)而言，我们首次实现了采用镍基光催化剂制备高碳烃且有很高的选择性和CO转化率。该镍基光催化剂成本低廉，制备简便，工艺简单，易于大规模生产，且首次将镍基催化剂用于光催化费托反应，并且产物中高碳烃有很高选择性，有望应用于工业应用方面。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例1-3所获得的产物的XRD谱图；图中曲线a、b、c分别对应实施例1-3所制备的镍基光催化剂的XRD谱图，曲线d为实施例1中步骤3得到的焙烧后的混合金属氧化物的XRD谱图，曲线e为实施例1中步骤2得到的前驱体水滑石材料(NiAl-LDH)的XRD谱图。

图2A示出本发明实施例1所获得的镍基光催化剂的透射电镜图。

图2B示出本发明实施例2所获得的镍基光催化剂的透射电镜图。

图2C示出本发明实施例3所获得的镍基光催化剂的透射电镜图。

图2D示出本发明实施例1中步骤2得到的前驱体水滑石材料(NiAl-LDH)的扫描电镜图。

图3示出本发明实施例1-3所获得的镍基光催化剂光催化费托反应性能图；图中A、B、C分别对应于实施例1、2、3所获得的镍基光催化剂光催化费托反应的性能图。

图4示出采用内部热电偶检测本发明实施例2所获得的镍基光催化剂体系下的温度变化曲线(A)和在相同温度下利用釜式热反应进行的CO转化率及产物选择性测试结果图(B)。

图5示出本发明实施例4和5所获得的产物的XRD谱图；图中曲线f和g分别对应实施例4和5所制备的镍基光催化剂的XRD谱图。

图6示出本发明实施例4和5所获得的镍基光催化剂光催化费托反应性能图；图中A和B分别对应于实施例4和5所获得的镍基光催化剂光催化费托反应的性能图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃用镍基光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)配制混合金属盐溶液：将0.01mol六水合硝酸镍和0.005mol的九水合硝酸铝溶解于100mL去离子水，再加入沉淀剂尿素0.06mol，充分溶解，转移到200mL三口烧瓶中，105℃油浴，晶化回流24h。

2)待反应完成后，将粗产物用去离子水离心洗涤3次，完毕后于80℃烘箱中干燥12h，即可得到前驱体水滑石材料。

3)前驱体水滑石经研磨，放置于马弗炉中以5℃·min^-1升温速率升温到500℃，并在此温度下保持5h，后自然降温到室温，即得混合金属氧化物；

4)上述得到的混合金属氧化物在氢氩混合气(10％H₂,v/v)气氛中以5℃·min^-1升温速率升温到550℃，在该温度下保持5h，完毕后切换至N₂气氛，自然降温到室温，即制得镍基光催化剂1，记为Ni-550。

根据上述方法制备得到的镍基光催化剂应用到光催化费托反应中，在可透光的密闭反应釜中加入镍基光催化剂100mg，通入稀释的合成气(H₂/CO＝3:1,v/v)，进行全光谱光照，采用气相色谱检测产物随时间变化，以测定催化剂活性以及各产物选择性。

附图1中曲线a为实施例1制备的镍基光催化剂的XRD谱图，曲线d为实施例1中步骤3得到的焙烧后的混合金属氧化物的XRD谱图，曲线e为实施例1中步骤2得到的前驱体水滑石材料(NiAl-LDH)的XRD谱图。图2A为实施例1所获得的镍基光催化剂的透射电镜图。图2D为实施例1中步骤2得到的前驱体水滑石材料(NiAl-LDH)的扫描电镜图。

图3中的A为实施例1所获得的镍基光催化剂光催化费托反应性能图。

由图1中的曲线e可知，在此条件下，合成的前驱体水滑石可形成很好的水滑石结构，其(003)，(006)和(110)特征峰很明显。由图2D可知，合成的前驱体水滑石由400nm左右的六方纳米片组成，其厚度约为20nm。在高温煅烧后，水滑石结构发生拓扑转化，变为NiO(JCPDS:47-1049)和Al₂O₃(无定形态)的复合金属氧化物，如图1中的d曲线。在还原温度下，如图1中的a曲线所示，NiO基本完全被还原为单质镍Ni(JCPDS:65-0380)；从图2A来看，在此温度下还原后的Ni单质高密度高负载量的分散在Al₂O₃纳米薄片上，其大小约为30nm。此催化剂在全光谱照射下，随时间变化后，其CO的转化率及高碳烃C2+的选择性如图3中的A所示，从结果来看，该催化剂能高效的转化CO，在光照2h后CO的转化率接近95％，继续光照3h，CO可完全转化；从高碳烃的选择性来看，在1h后可以达到最大，约为17％左右，随着光照时间的延长，选择性在逐渐下降，在3h后，基本全部转化为甲烷。

实施例2

1)配制混合金属盐溶液：将0.01mol六水合硝酸镍和0.005mol的九水合硝酸铝溶解于100mL去离子水，再加入沉淀剂尿素0.06mol，充分溶解，转移到200mL三口烧瓶中，105℃油浴，晶化回流24h。

2)待反应完成后，用去离子水离心洗涤3次，完毕后于80℃烘箱中干燥12h，即可得到前驱体水滑石材料。

3)前驱体水滑石经研磨，与马弗炉中以5℃·min^-1升温速率升温到500℃，并在此温度下保持5h，后自然降温到室温。即得混合金属氧化物。

4)上述得到的混合金属氧化物在氢氩混合气(10％H₂,v/v)气氛中以5℃·min^-1升温速率升温到525℃，在该温度下保持5h，完毕后切换至N₂气氛，自然降温到室温。即得镍基光催化剂2，记为Ni-525。

根据上述方法制备得到的镍基光催化剂应用到光催化费托反应中，在反应釜中加入镍基光催化剂100mg，通入稀释的合成气(H₂/CO＝3:1,v/v)。全光谱光照，采用气相色谱检测产物随时间变化。测定催化剂活性。

同时在该体系中采用内部热电偶原位检测催化剂表面的温度随着光照时间的变化。根据上述原位检测的最终平衡温度，在相同的实验条件下，移除光照，采用传统的热催化加热至相同温度，采用气相色谱检测产物随时间变化。

对该实施例制备得到的催化剂进行表征：

附图1中曲线b为实施例2制备的镍基光催化剂的XRD谱图；图2B为实施例2所获得的镍基光催化剂的透射电镜图；图3中B为实施例2所获得的镍基光催化剂光催化费托反应的性能图；图4为采用内部热电偶检测本发明实施例2所获得的镍基光催化剂体系下的温度变化曲线(A)和在相同温度下利用釜式热反应进行的CO转化率及产物选择性测试结果图(B)。

前躯体水滑石材料经高温煅烧后，水滑石结构发生拓扑转化，变为NiO(JCPDS:47-1049)和Al₂O₃(无定形态)的复合金属氧化物，紧接着在本实施例的还原温度下进行还原，终产物的XRD谱图如图1中b曲线所示，NiO部分被还原为单质镍Ni(JCPDS:65-0380)；从图2B来看，在此温度下还原后的镍基催化剂类似于核壳结构，单质镍被氧化镍包围，形成高密度高负载量镍基光催化剂分散在Al₂O₃纳米薄片上，其大小约为20nm。此催化剂在全光谱照射下，随时间变化后，其CO的转化率及高碳烃C2+的选择性如图3中的B所示，从结果来看，该催化剂能高效的转化CO，在光照2h后CO的转化率接近50％，继续光照3h，CO可完全转化；从高碳烃的选择性来看，在1h后可以达到最大，约为25％左右，随着光照时间的延长，选择性在逐渐下降，在3h后，高碳烃的选择性依然有12％左右，由此可以看出，此催化剂可高效催化CO转化，具有很可观的高碳烃选择性。图4中的A为采用内部热电偶原位检测该体系催化剂表面的温度随着时间变化曲线，由图可知，在没有催化剂下，光照可使体系的温度上升到70℃，在加入催化剂后，催化剂表面的温度在瞬间上升，最终可以达到并平衡在150℃左右。按此温度进行传统釜式热催化，其CO转化率及产物的选择性如图4中B所示，由该图可知，在150℃热催化条件下，CO的转化率在3个小时后仅仅只有6.2％，且主要产物为CO₂，只有痕量的高碳烃。由上述结果可以看出，相比传统的热催化，在光照体系下，Ni-525催化剂展现出很高的催化活性，且在高碳烃选择性上有很大优势，且更环保节能。

实施例3

1)配制混合金属盐溶液：将0.01mol六水合硝酸镍和0.005mol的九水合硝酸铝溶解于100mL去离子水，再加入沉淀剂尿素0.06mol，充分溶解，转移到200mL三口烧瓶中，105℃油浴，晶化回流24h。

2)待反应完成后，用去离子水离心洗涤3次，完毕后于80℃烘箱中干燥12h，即可得到前驱体水滑石材料。

3)前驱体水滑石经研磨，与马弗炉中以5℃升温速率升温到550℃，并在此温度下保持5h，后自然降温到室温。即得混合金属氧化物。

4)上述得到的混合金属氧化物在氢氩混合气(10％H₂,v/v)气氛中以5℃升温速率升温到500℃，在该温度下保持5h，完毕后切换至N₂气氛，自然降温到室温。即得镍基光催化剂3，记为Ni-500。

根据上述方法制备得到的镍基光催化剂应用到光催化费托反应中，在反应釜中加入镍基光催化剂100mg，通入稀释的合成气(H₂/CO＝3:1,v/v)。全光谱光照，采用气相色谱检测产物随时间变化。测定催化剂活性。

对该实施例制备得到的催化剂进行表征：

附图1中曲线c为实施例3制备的镍基光催化剂的XRD谱图；图2C为实施例3所获得的镍基光催化剂的透射电镜图；图3中C为实施例3所获得的镍基光催化剂光催化费托反应的性能图。

前躯体水滑石材料经高温煅烧后，水滑石结构发生拓扑转化，变为NiO(JCPDS:47-1049)和Al₂O₃(无定形态)的复合金属氧化物，紧接着在本实施例的还原温度下进行还原，终产物的XRD谱图如图1中c曲线所示，NiO极少量被还原为单质镍Ni(JCPDS:65-0380)；从图2C来看，在此温度下还原后的镍基催化剂类似于核壳结构，单质镍被氧化镍包围，形成高密度高负载量镍基光催化剂分散在Al₂O₃纳米薄片上，其大小约为15nm。此催化剂在全光谱照射下，随时间变化后，其CO的转化率及高碳烃C2+的选择性如图3中的C所示，从结果来看，该催化剂转化CO的能力较低，在光照2h后CO的转化率只有10％，继续光照3h，CO转化率也只有18％左右；从高碳烃的选择性来看，在1h后可以达到最大，约为30％左右，随着光照时间的延长，选择性可以维持在这个水平，由此可以看出，且相对于传统的镍基热催化剂来说，其有很可观的高碳烃选择性，但是其光催化转化CO的能力较低。

实施例4

1)配制混合金属盐溶液：将0.02mol六水合氯化镍和0.01mol的九水合氯化铝溶解于100mL去离子水，再加入沉淀剂尿素0.09mol，充分溶解，转移到200mL三口烧瓶中，95℃油浴，晶化回流36h。

2)待反应完成后，用去离子水离心洗涤3次，完毕后于80℃烘箱中干燥12h，即可得到前驱体水滑石材料。

3)前驱体水滑石经研磨，与马弗炉中以5℃·min^-1升温速率升温到600℃，并在此温度下保持4h，后自然降温到室温。即得混合金属氧化物。

4)上述得到的混合金属氧化物在氢氩混合气(10％H₂,v/v)气氛中以5℃·min^-1升温速率升温到525℃，在该温度下保持3h，完毕后切换至N₂气氛，自然降温到室温。即得镍基光催化剂。

根据上述方法制备得到的镍基光催化剂应用到光催化费托反应中，在反应釜中加入镍基光催化剂100mg，通入稀释的合成气(H₂/CO＝3:1,v/v)。全光谱光照，采用气相色谱检测产物随时间变化。测定催化剂活性。

对该实施例制备得到的催化剂进行表征：

附图5中曲线f为实施例4制备的镍基光催化剂的XRD谱图，图6中A为实施例4所得到的镍基光催化剂光催化费托反应的性能图。

采用氯盐为前驱体盐合成的前驱体水滑石经过高温煅烧和在525℃还原之后，如图5中曲线f，其终产物XRD图显示，NiO被部分还原为单质Ni(JCPDS:65-0380)。此催化剂在全光谱照射下，随时间变化后，其CO的转化率及高碳烃C2+的选择性如图6中的A所示，从结果来看，该催化剂能高效的转化CO，在光照2h后CO的转化率接近50％，继续光照3h，CO可完全转化；从高碳烃的选择性来看，在1h后可以达到最大，约为25％左右，随着光照时间的延长，选择性在逐渐下降，在3h后，高碳烃的选择性依然有12％左右，由此可以看出，此催化剂可高效催化CO转化，具有很可观的高碳烃选择性。对比实施例2，采用氯盐为前体盐可得到和硝酸盐在误差范围内可得到相同的结果，即催化转化CO以及产物的C2+选择性基本不变，说明该方法有很好的普适性。

实施例5

1)配制混合金属盐溶液：将0.008mol六水合硫酸镍和0.003mol的九水合氯化铝溶解于100mL去离子水，再加入沉淀剂尿素0.08mol，充分溶解，转移到200mL三口烧瓶中，65℃油浴，晶化回流24h。

2)待反应完成后，用去离子水离心洗涤3次，完毕后于80℃烘箱中干燥12h，即可得到前驱体水滑石材料。

3)前驱体水滑石经研磨，与马弗炉中以5℃·min^-1升温速率升温到400℃，并在此温度下保持5h，后自然降温到室温。即得混合金属氧化物。

4)上述得到的混合金属氧化物在氢氩混合气(10％H₂,v/v)气氛中以5℃·min^-1升温速率升温到400℃，在该温度下保持5h，完毕后切换至N₂气氛，自然降温到室温。即得镍基光催化剂。

根据上述方法制备得到的镍基光催化剂应用到光催化费托反应中，在反应釜中加入镍基光催化剂100mg，通入稀释的合成气(H₂/CO＝3:1,v/v)。全光谱光照，采用气相色谱检测产物随时间变化。测定催化剂活性。

对该实施例制备得到的催化剂进行表征：

附图6中曲线g为实施例5制备的镍基光催化剂的XRD谱图，图6中B为实施例5所得到的镍基光催化剂光催化费托反应的性能图。

如图6中曲线g，其终产物XRD图显示，NiO被部分还原为单质Ni(JCPDS:65-0380)。此催化剂在全光谱照射下，随时间变化后，其CO的转化率及高碳烃C2+的选择性如图6中的B所示，从结果来看，该催化剂能高效的转化CO，在光照2h后CO的转化率接近50％，继续光照3h，CO可完全转化；从高碳烃的选择性来看，在1h后可以达到最大，约为25％左右，随着光照时间的延长，选择性在逐渐下降，在3h后，高碳烃的选择性依然有12％左右，由此可以看出，此催化剂可高效催化CO转化，具有很可观的高碳烃选择性。对比实施例2，虽然制备工艺参数有所改变，但在误差范围内，其最终的镍基光催化剂催化转化CO以及产物的C2+选择性基本一样，说明该工艺有很大的操作空间。

综上所述，现有技术中从合成气制备高碳烃的主要路径为用贵金属Ru、Rh催化剂和Fe、Co催化剂，且在高温高压体系中进行；与现有技术相比，本发明首次采用光驱动费托反应，不仅比现有技术体系更环保节能，且首次用廉价金属镍基催化剂光催化费托反应且在高碳烃选择性上有可观的性能。本发明有望在工业上放大并做实际应用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种镍基光催化剂在光催化费托反应中的应用，其特征在于，所述镍基光催化剂的化学式为Ni-NiO/Al₂O₃；

所述镍基光催化剂用于光催化一氧化碳加氢制备碳二以上高碳烃，所述光催化费托反应由如下步骤组成：在透光的密闭反应釜中加入镍基光催化剂，通入稀释的合成气，进行全光谱光照，采用气相色谱检测产物随时间变化；所述合成气的体积比为H₂/CO=3:1；

所述镍基光催化剂的制备包括如下步骤：

1）将镍盐和铝盐溶解于去离子水中，加入沉淀剂，充分溶解后，在50~120℃油浴，晶化回流12~36 h，得到粗产物；

2）将步骤1）得到的粗产物洗涤、干燥，即得到前驱体水滑石材料；

3）将步骤2）得到的前驱体水滑石材料研磨，以2~5℃·min^-1的升温速率升温到400~600℃，保持2~5h，自然降温到室温，即得到混合金属氧化物；

4）将步骤3）得到的混合金属氧化物在氢氩混合气气氛中以2~5℃·min^-1升温速率升温到400~600℃，保持2~5 h，完毕后切换至氮气气氛，自然降温到室温，即得到终产物镍基光催化剂。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤1）中，所述镍盐溶解于去离子水中的浓度为0.2~0.05 mol·L^-1；所述铝盐溶解于去离子水中的浓度为0.1~0.02 mol·L^-1;所述镍盐与铝盐的摩尔比为3~1:1；所述镍盐为硝酸镍、氯化镍或硫酸镍；所述铝盐为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤1）中，所述沉淀剂为尿素，沉淀剂的加入摩尔数为镍盐和铝盐摩尔总数的2-8倍。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤2）中，洗涤的方式为用去离子水洗涤3~5次，干燥的温度为60~80℃，干燥的时间为6~15 h。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤2）中，所得到的前驱体水滑石材料的化学式为[Ni²⁺ _1-xAl³⁺ _x(OH)₂]^x+·(A^n-)_x/n·mH₂O，其中0.2≤x≤0.33；n为阴离子的化合价数；m为结晶水数量，取值范围为0.5-9，A^n-是NO₃ ^- 或CO₃ ^2-。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤3）中，焙烧的温度为500℃。

7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤4）中，所述氢氩混合气中氢气的体积分数为10%。