CN105289576B - 一种ZnAl-LDO@Nb2O5光催化材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ZnAl‑LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法以Nb₂O₅·nH₂O微球为核，采用原位生长的方法，以尿素作为沉淀剂得到ZnAl‑LDH@Nb₂O₅·nH₂O前驱体，前驱体在400℃煅烧得到ZnAl‑LDO@Nb₂O₅光催化材料。该光催化材料表面的LDO能够吸附阴离子染料，弥补了单一Nb₂O₅催化剂在弱酸性、中性和碱性条件下不能够吸附阴离子染料的缺陷，因此使其在pH>5的条件下能够降解阴离子染料，比如刚果红，从而拓展了Nb₂O₅催化剂的应用。

Description

一种ZnAl-LDO@Nb2O5光催化材料的制备方法

技术领域

本发明涉及光催化降解材料，具体涉及一种新型的ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的合成方法及其在处理刚果红染料污水中的应用。

背景技术

染料广泛应用于印染、化妆品以及医药等行业，应用广泛，种类繁多。据报道，我国染料年产量已经达到115万t，位居世界前列。随着各种染料的广泛使用，其中有约15%的染料在生产和使用过程中被释放到水体中。由于这些染料大多数极其稳定，进入水体之后很难自然降解，从而造成水体色度高，进而影响水生动植物的正常活动。再者，大多数染料以及染料中间体都具有致癌、致畸、致突变效应，毒性大，对人类和其它生物的健康形成极大的威胁。由于染料废水组成复杂、色度高、化学需氧量（COD）高以及难降解物质多等特点，加大了染料废水的处理难度，成为国内外废水处理的难题之一。当前，染料处理的方法主要有物理法、化学法、絮凝法、膜过滤以及光催化降解法等。其中，光催化降解法，特别是可见光下的催化降解法，由于其费用低、无二次污染、环境友好以及操作简单等优点备受关注和研究。从经济以及地球资源日趋匮乏角度考虑，光催化降解是解决全球性的环境恶化和能源危机的一个重要途径。

当前，有很多种类的无机半导体光催化材料，比如TiO₂, Nb₂O₅, ZnO, CdS, ZnS等，其中，由于Nb₂O₅克服了传统酸催化剂分离回收困难、腐蚀性大、污染严重等缺点，具有处理简单、易分离、活性高和热稳定性好、可再生循环利用、对环境污染和对设备腐蚀程度小等优点，因此引起了国内、外学者的广泛关注。众所周知，Nb₂O₅是一种光敏催化剂，其降解染料的过程可以分成三个步骤：（1）染料被吸附在催化剂的表面；（2）被吸附染料吸收光子，然后激发；（3）激发染料转移电子进入半导体的导带。很显然，第一步骤是非常关键的一个环节。

Prado 等研究了Nb₂O₅的表面电荷性质（Applied Catalysis B: Environmental82 (2008) 219–224）。当溶液pH>5.4 时，Nb₂O₅表面带负电，能够吸附带正电染料。当溶液3.8<pH<5.4 时，Nb₂O₅表面呈电中性，很难吸附染料。当溶液pH<3.8 时，Nb₂O₅表带正电，能够吸附带负电染料。由于染料污水通常pH都是大于5的，因此Nb₂O₅通常用于降解正电染料，比如罗丹明B、亚甲基蓝，而不能用于降解带负电的染料，如刚果红，极大的限制了Nb₂O₅在染料污水处理方面的应用。

水滑石是无机层状化合物（LDH），由带正电的金属层板和层间阴离子相互堆积而成。在500℃以下煅烧LDH得到金属氧化物（LDO），该金属氧化物具有比表面积大以及独特的“记忆效应”。利用此特点，在中性和碱性条件下，阴离子染料是很容易吸附在表面以及进入LDH 层间。

总之，Nb₂O₅是一种很有前景的光敏催化剂，由于其表面电荷的特点，限制了它在弱酸性、中性和碱性条件下处理染料废水方面的应用。然而，LDH的煅烧产物比表面积大且具有独特的记忆效应，在弱酸性、中性和碱性条件下也是很好的阴离子染料吸附剂。那么将LDH与光敏催化剂的前驱体Nb₂O₅·nH₂O复合，然后煅烧制备成LDO@ Nb₂O₅无机复合催化剂。由于表面的LDO能够吸附阴离子染料，弥补了单一Nb₂O₅催化剂在弱酸性、中性和碱性条件下不能够吸附阴离子染料的缺陷，因此使其在pH>5的条件下能够降解阴离子染料，比如刚果红，从而拓展了Nb₂O₅催化剂的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法，改变Nb₂O₅的表面电荷性质，使其能够在弱酸性、中性和碱性条件下吸附阴离子染料，从而达到在可见光照条件下降解阴离子染料刚果红的目的。该光催化剂弥补了单一Nb₂O₅的缺陷，拓展了它在染料废水处理方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法，步骤如下：

（1）Nb₂O₅·nH₂O微球的制备：将草酸铌铵加入无水乙醇和去离子水的混合溶剂中得到草酸铌铵溶液，在180℃水热反应24h，过滤，洗涤，干燥，得到Nb₂O₅·nH₂O微球；

（2）ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体的制备：以步骤（1）得到的Nb₂O₅·nH₂O微球为核，将Nb₂O₅·nH₂O微球加入去离子水中，超声，得到乳白色悬浊液，然后将Zn(NO₃)₂·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O和尿素加入悬浊液中得到混合溶液，在90~110℃、磁力搅拌条件下反应20~30 h，产物过滤，洗涤，干燥得到ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ nH₂O前驱体；

（3）ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备：将ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体煅烧，得ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料。

所述步骤（1）中草酸铌铵溶液的浓度为0.043 mol/L。

所述步骤（1）中无水乙醇和去离子水的体积比为1:1~2。

所述步骤（2）中乳白色悬浊液中Nb₂O₅ ·nH₂O微球的浓度为2.5 g/L。

所述步骤（2）中混合溶液中Zn²⁺的浓度为0.005~0.0075 mol/L，Al³⁺的浓度为0.0025~0.00375 mol/L，尿素浓度为0.0175~0.02625 mol/L。

所述步骤（3）中ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体煅烧温度为400~450℃，煅烧时间3.5~4.5h。

所述ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法制备得到的ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料在可见光照射下降解阴离子染料刚果红的应用。

本发明的有益效果：本发明公开了一种ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法以Nb₂O₅·nH₂O微球为核，采用原位生长的方法，以尿素作为沉淀剂得到ZnAl-LDH@Nb₂O₅·nH₂O前驱体，煅烧后得到ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料；在弱酸性、中性和碱性条件下，单一Nb₂O₅光敏催化剂不能吸附阴离子型染料，因此在可见光照射下也不能降解阴离子型染料。而表面修饰LDO后所形成ZnAl-LDO@Nb₂O₅复合催化剂，由于表面LDO具有独特的记忆效应，能很好吸附阴离子染料，从而使得阴离子型染料能够在弱酸性、中性和碱性条件发生降解。该发明弥补了单一Nb₂O₅的缺陷，拓展了它在染料废水处理方面的应用。

附图说明

图 1为ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的结构示意图；

图2为ZnAl–CO₃–LDHs标准XRD图谱以及本发明制备得到的Nb₂O₅·nH₂O 微球和ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体的XRD图谱；其中(a) ZnAl–CO₃–LDHs， (b) Nb₂O₅·nH₂O微球，(c) ZnAl-LDH-1@Nb₂O₅·nH₂O，(d) ZnAl-LDH-0.75@Nb₂O₅·nH₂O，(e) ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅·nH₂O，(f) ZnAl-LDH-0.375@Nb₂O₅·nH₂O ，(g) ZnAl-LDH-0.25@Nb₂O₅·nH₂O，(h)ZnAl-LDO-0.5@Nb₂O₅。

图3为本发明制备得到的Nb₂O₅·nH₂O微球和ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体的扫描电镜图；其中(a) Nb₂O₅·nH₂O微球，(b) ZnAl-LDH-1@Nb₂O₅·nH₂O，(c) ZnAl-LDH-0.75@Nb₂O₅·nH₂O，(d) ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅·nH₂O，(e) ZnAl-LDH-0.375@Nb₂O₅·nH₂O，(f)ZnAl-LDH-0.25@Nb₂O₅·nH₂O。

图4为本发明制备得到的Nb₂O₅·nH₂O微球和ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的扫描电镜图；其中(a) Nb₂O₅微球，(b) ZnAl-LDO-1@Nb₂O₅，(c) ZnAl-LDO-0.75@Nb₂O₅，(d) ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅，(e) ZnAl-LDO-0.375@Nb₂O₅和(f)ZnAl-LDO-0.25@Nb₂O₅。

图5为ZnAl–CO₃–LDHs标准红外光谱图和本发明制备得到的Nb₂O₅·nH₂O 微球和ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体的红外光谱图；其中(a) ZnAl–CO₃–LDHs (b) Nb₂O₅·nH₂O微球，(c) ZnAl-LDH-1@Nb₂O₅·nH₂O，(d) ZnAl-LDH-0.75@Nb₂O₅·nH₂O，(e) ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅·nH₂O，(f) ZnAl-LDH-0.375@Nb₂O₅·nH₂O (g) ZnAl-LDH-0.25@Nb₂O₅·nH₂O；

图6为刚果红在Nb₂O₅催化材料和本发明制备得到ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料上的降解动力学数据；其中(a) Nb₂O₅，(b) ZnAl-LDO-1@Nb₂O₅，(c) ZnAl-LDO-0.75@Nb₂O₅，(d)ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅，(e) ZnAl-LDO-0.375@Nb₂O₅。

图7 为ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅催化材料吸附和光催化降解动力学数据图。

图8为ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅催化材料吸附和光催化降解表观图。

图9为ZnAl-LDH-0.5@Nb₂O₅催化材料光催化降解动力学曲线。

图10为 Nb₂O₅催化材料的表面电荷性质。

具体实施方式

下面用实施例对本发明进行进一步说明，这些实施例仅对本发明的方法进行说明，对本发明的适用范围无任何限制。

实施例 1

前驱体 Nb₂O₅·nH₂O微球的制备

首先，清洗反应釜，方法如下：取10 mL氢氟酸和50 mL水倒入反应釜中，180 ℃下水热反应12 h，然后去离子水荡洗4-5次。

然后，称取3 mmol草酸铌铵（1.5383g）溶于70 mL 1：1的水和无水乙醇的混合液中，超声至澄清透明溶液，转移到100 ml反应釜中，180 ℃下水热反应24 h；抽滤，用大量蒸馏水（水量约为1000 ml）洗涤，将抽滤反应所得白色粉末空气中室温干燥，经过XRD(图2(b))和FT-IR(图5(a))表征证明所合成材料为单一相的Nb₂O₅·nH₂O。SEM表征(图3(a))显示所合成材料具有海胆状形貌，大小不均一，尺寸大约在400-800 nm。

实施例2

本实施例的ZnAl-LDO-1@ Nb₂O₅光催化材料的制备方法如下：

（1）称取0.5 g实施例1制得的Nb₂O₅·nH₂O微球倒入200 mL蒸馏水中，用超声波细胞粉碎机超声35 min，得到乳白色悬浊液，将超声后的Nb₂O₅·nH₂O微球悬浊液倒入三口瓶中，然后，称取0.5950 g Zn(NO₃)₂·6H₂O(0.01 mol/L)、0.3751 g Al(NO₃)₃·9H₂O(0.005mol/L)和0.4204 g尿素(0.035 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加热至90 ℃，采用球形冷凝管冷凝回流，同时不断搅拌，反应30h。产物采用砂芯漏斗进行抽滤，用蒸馏水洗涤三次，无水乙醇洗涤两次，将抽滤所得固体在空气中室温干燥。所得产品记为ZnAl-LDH-1@ Nb₂O₅·nH₂O；XRD结果(图2(c))显示出了LDH和Nb₂O₅ ·nH₂O微球两种物质的特征衍射峰，表明形成超晶格结构。并且相应的FT-IR(图5(c))在1356 cm^-1处有强的吸附谱带，证明了LDH层间的阴离子是CO₃ ^2-离子。SEM电镜图(图3(b))显示，形成复合材料后，Nb₂O₅ ·nH₂O微球表面的“毛刺”不见了，这说明在微球表面确实生长了LDH，覆盖了微球表面的“毛刺”。另外，还观察到LDH片层的出现，说明所采用的Zn²⁺和Al³⁺浓度高了，有LDH杂相出现。

（2）将ZnAl-LDH-1@ Nb₂O₅·nH₂O在400℃条件下煅烧4.5h，得到ZnAl-LDO-1@Nb₂O₅光催化材料，与煅烧前相比较，形貌没有大的改变(图4(b))。

实施例 3

本实施例的ZnAl-LDO-0.75@ Nb₂O₅光催化材料的制备方法如下：

（1）称取0.5 g实施例1制得的Nb₂O₅·nH₂O微球倒入200 mL蒸馏水中，用超声波细胞粉碎机超声35 min，得到乳白色悬浊液，前将超声后的Nb₂O₅·nH₂O微球悬浊液倒入三口瓶中；然后，称取0.4463 g Zn(NO₃)₂·6H₂O（0.0075 mol/L）、0.2813 g Al(NO₃)₃·9H₂O(0.00375 mol/L)和0.3153 g 尿素(0.02625 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加热至100 ℃，采用球形冷凝管冷凝回流，同时不断搅拌，反应24 h；产物采用砂芯漏斗进行抽滤，用蒸馏水洗涤三次，无水乙醇洗涤两次，将抽滤所得固体在空气中室温干燥。所得产品记为ZnAl-LDH-0.75@ Nb₂O₅ ·nH₂O；XRD结果(图2(d))显示出了LDH和Nb₂O₅ ·nH₂O微球两种物质的特征衍射峰，表明形成超晶格结构。并且相应的FT-IR(图5(d))在1356 cm^-1处有弱的吸附谱带，证明了LDH层间的阴离子是CO₃ ^2-离子。SEM电镜图(图3(c))显示，形成复合材料后，Nb₂O₅·nH₂O微球表面的“毛刺”不见了，这说明在微球表面确实生长了LDH，覆盖了微球表面的“毛刺”。另外，仍然能观察到LDH片层的杂相，说明所采用的Zn²⁺和Al³⁺浓度高了。

（2）将ZnAl-LDH-0.75@ Nb₂O₅·nH₂O在450℃条件下煅烧3.5h，得到ZnAl-LDO-0.75@Nb₂O₅光催化材料，与煅烧前相比较，形貌没有大的改变(图4(c))。

实施例4

本实施例的ZnAl-LDO-0.5@ Nb₂O₅光催化材料的制备方法如下：

（1）称取0.5 g实施例1制得的Nb₂O₅·nH₂O微球倒入200 mL蒸馏水中，用超声波细胞粉碎机超声35 min，得到乳白色悬浊液，将超声后的Nb₂O₅·nH₂O微球悬浊液倒入三口瓶中；然后，称取0.2975 g Zn(NO₃)₂·6H₂O（0.005 mol/L）、0.1876 g Al(NO₃)₃·9H₂O(0.0025mol/L)和0.2102 g 尿素(0.0175 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加热至110℃，采用球形冷凝管冷凝回流，同时不断搅拌，反应20 h；产物采用砂芯漏斗进行抽滤，用蒸馏水洗涤三次，无水乙醇洗涤两次，将抽滤所得固体在空气中室温干燥；所得产品记为ZnAl-LDH-0.5@ Nb₂O₅·nH₂O； XRD结果(图2(e))显示出了弱的LDH以及强Nb₂O₅ ·nH₂O微球两种物质的特征衍射峰，表明形成超晶格结构。并且相应的FT-IR(图5(e))在1350 cm^-1处有弱的吸附谱带，证明了LDH层间的阴离子是CO₃ ^2-离子。SEM电镜图(图3(d))显示，形成复合材料后，Nb₂O₅ ·nH₂O微球表面的“毛刺”不见了，这是因为在微球表面生长的LDH覆盖了微球表面的“毛刺”。并且，没有观察到LDH片层的杂相，说明合成得到了纯相。

（2）将ZnAl-LDH-0.5@ Nb₂O₅·nH₂O在400℃条件下煅烧4h，得到ZnAl-LDO-0.5@Nb₂O₅光催化材料，相应的XRD图(图2(h))和FT-IR图表征显示在该温度下LDH热分解成LDO；再者，与煅烧前相比较，形貌也没有大的改变(图4(d))。

实施例 5

本实施例的ZnAl-LDO-0.375@ Nb₂O₅光催化材料的制备方法如下：

（1）称取0.5 g实施例1制得的Nb₂O₅·nH₂O微球倒入200 mL蒸馏水中，用超声波细胞粉碎机超声35 min，得到乳白色悬浊液，将超声后的Nb₂O₅·nH₂O微球悬浊液倒入三口瓶中。然后，称取0.2231 g Zn(NO₃)₂·6H₂O（0.00375 mol/L）、0.1407 g Al(NO₃)₃·9H₂O(0.001875 mol/L)和0.1577 g 尿素(0.013125 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加热至100 ℃，采用球形冷凝管冷凝回流，同时不断搅拌，反应24 h；产物采用砂芯漏斗进行抽滤，用蒸馏水洗涤三次，无水乙醇洗涤两次，将抽滤所得固体在空气中室温干燥；所得产品记为ZnAl-LDH-0.375@Nb₂O₅·nH₂O；XRD结果(图2(f))显示出了弱的LDH以及强Nb₂O₅ ·nH₂O微球两种物质的特征衍射峰，表明形成超晶格结构。并且相应的FT-IR(图5(f))在1350 cm^-1处有弱的吸附谱带，证明了LDH层间的阴离子是CO₃ ^2-离子。SEM电镜图(图3(e))显示，形成复合材料后，Nb₂O₅ ·nH₂O微球表面的“毛刺”不见了，这是因为在微球表面生长的LDH覆盖了微球表面的“毛刺”。并且，没有观察到LDH片层的杂相，说明所产品为纯相。

（2）将ZnAl-LDH-0.375@ Nb₂O₅·nH₂O在400℃条件下煅烧4h，得到ZnAl-LDO-0.375@Nb₂O₅光催化材料，与煅烧前相比较，形貌也没有大的改变(图4(e))。

实施例6

本实施例的ZnAl-LDO-0.25@ Nb₂O₅光催化材料的制备方法如下：

（1）称取0.5 g制得的Nb₂O₅·nH₂O微球倒入200 mL蒸馏水中，用超声波细胞粉碎机超声35 min，得到乳白色悬浊液，将超声后的Nb₂O₅·nH₂O微球悬浊液倒入三口瓶中。然后，0.1488 g Zn(NO₃)₂·6H₂O（0.0025 mol/L）、0.0938 g Al(NO₃)₃·9H₂O(0.00125 mol/L)和0.1051 g 尿素(0.00875 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加热至100 ℃，采用球形冷凝管冷凝回流，同时不断搅拌，反应24 h；产物采用砂芯漏斗进行抽滤，用蒸馏水洗涤三次，无水乙醇洗涤两次，将抽滤所得固体在空气中室温干燥；所得产品记为ZnAl-LDH-0.25@ Nb₂O₅ ·nH₂O；XRD结果(图2(g))只能观察到Nb₂O₅ ·nH₂O微球的特征衍射峰，观察不到LDH的特征峰，可能是因为Zn²⁺和Al³⁺浓度太低导致LDH含量太低的原因。同样相应的FT-IR(图5(g))中也没观察到CO₃ ^2-离子的特征谱带。但是，SEM电镜图(图3(f))显示， Nb₂O₅ ·nH₂O微球表面的“毛刺”不见了，说明尽管Zn²⁺和Al³⁺浓度低，但是在微球表面仍然有LDH的生长。

（2）将ZnAl-LDH-0.25@ Nb₂O₅·nH₂O在420℃条件下煅烧4h，得到ZnAl-LDO-0.25@Nb₂O₅光催化材料，与煅烧前相比较，形貌也没有大的改变(图4(f))。

实施例7

ZnAl-LDO@Nb₂O₅复合材料在光催化降解刚果红中的应用

取200 ml 10 mg/L的刚果红溶液置于烧杯中，加入15 mg上述所合成的一系列ZnAl-LDO@Nb₂O₅ 光敏催化剂，暗吸附30 min，保持不断搅拌以使二者充分接触，保证刚果红吸附在催化剂表面。暗吸附结束后，将溶液置于氙灯（输出光强280，参考电流17.9 A）正下方，保持不断搅拌，可见光降解390 min。暗吸附和光降解过程中，每隔10 min取出约4 mL混合液，将所取液体离心，取上层清液，用Hitachi U-3900H 紫外可见分光光度计测定不同时间所取样品的吸光度，然后利用刚果红的标准曲线计算出各样品的残余浓度。图6为刚果红在一系列催化材料上的降解动力学数据。从图中(图6a)可以看出，单一的Nb₂O₅微球暗吸附的过程中对刚果红没有吸附，在之后光照过程中也不能降解刚果红。与LDO复合之后，当LDO含量很高(图6b)时，由于LDO强的吸附效率，在30 min暗吸附过程中完成约98%刚果红的去除，之后可见光照射下，光催化降解性能没有体现；当LDO含量少时，如图6e，吸附量太少，约18%，之后可见光照下，催化材料没有降解性能。而所合成的ZnAl-LDO-0.75@Nb₂O₅和ZnAl-LDO-0.5@Nb₂O₅催化材料，在暗吸附过程中对刚果红吸附去除率约45%和35%，之后可见光照射下，有明显催化降解现象，催化降解率分别达到35%和42%。为了进一步证明所合成复合材料在可见光照射下有光催化性能，而不是吸附作用，研究了ZnAl-LDO-0.5@Nb₂O₅催化材料的吸附动力学，如图7所示。对比该材料的吸附动力学和降解动力学发现，ZnAl-LDO-0.5@Nb₂O₅确实在可见光照射下对刚果红有降解作用，表观对照图更清楚证实这一点(图8)。研究ZnAl-LDO-0.5@Nb₂O₅材料对刚果红光催化降解动力学发现其符合一级动力学(图9)。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

（1）Nb₂O₅·nH₂O微球的制备：将草酸铌铵加入无水乙醇和去离子水的混合溶剂中得到草酸铌铵溶液，在180℃水热反应24h，过滤，洗涤，干燥，得到Nb₂O₅·nH₂O微球；

（2）ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体的制备：将Nb₂O₅·nH₂O微球加入去离子水中，超声，得到乳白色悬浊液，然后将Zn(NO₃)₂·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O和尿素加入悬浊液中得到混合溶液，在90~110℃、磁力搅拌条件下反应20~30 h，产物过滤，洗涤，干燥得到ZnAl-LDH@Nb₂O₅ nH₂O前驱体；

（3）ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备：将ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体煅烧，得ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料；

所述步骤（2）中乳白色悬浊液中Nb₂O₅ ·nH₂O微球的浓度为2.5 g/L；

所述步骤（2）中混合溶液中Zn²⁺的浓度为0.005~0.0075 mol/L，Al³⁺的浓度为0.0025~0.00375 mol/L，尿素浓度为0.0175~0.02625mol/L。

2.根据权利要求1所述的ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中草酸铌铵溶液的浓度为0.043 mol/L。

3.根据权利要求1所述的ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中无水乙醇和去离子水的体积比为1:1~2。

4.根据权利要求1所述的ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中ZnAl-LDH@ Nb₂O₅ ·nH₂O前驱体煅烧温度为400~450℃，煅烧时间3.5~4.5h。

5.按照权利要求1~4任一所述的ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料的制备方法制备得到的ZnAl-LDO@Nb₂O₅光催化材料在可见光照射下降解阴离子染料刚果红的应用。