【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種鎳鈷氧化物修飾鉬摻雜釩酸鉍復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法及其應(yīng)用，屬于光電化學(xué)反應(yīng)工程分解水制氫應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、釩酸鉍(bivo4)具有窄帶隙、良好的可見(jiàn)光吸收能力和顯著的穩(wěn)定性，被認(rèn)為是一種非常有前途的光電極材料，可用于光電化學(xué)(pec)系統(tǒng)。然而，bivo4光陽(yáng)極的光生電子-空穴對(duì)復(fù)合率高，光電子電導(dǎo)率差。之前也有相關(guān)的研究提出bivo4中電荷轉(zhuǎn)移的基本問(wèn)題在于導(dǎo)帶主要由v3d軌道組成。bivo4中的vo4四面體沒(méi)有相互連接，導(dǎo)致自由電子只能在vo4四面體之間跳躍，導(dǎo)致電子遷移率低。為了解決這些限制，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種提高bivo4光電陽(yáng)極光電性能的策略，主要是通過(guò)形貌控制，元素?fù)诫s，以及形成異質(zhì)結(jié)來(lái)解決。
2、其中，用高價(jià)金屬元素?fù)诫sbivo4是提高載流子密度和促進(jìn)電荷分離的有效手段，mo離子可作為摻雜劑增強(qiáng)載流子密度，作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向促進(jìn)一維納米結(jié)構(gòu)，形成有效的電荷轉(zhuǎn)移路徑。負(fù)載助催化劑對(duì)光陽(yáng)極進(jìn)行改性，可以顯著提高表面位點(diǎn)的活性，這不僅保留了光陽(yáng)極表面的優(yōu)良性質(zhì)，而且還誘導(dǎo)了高活性位點(diǎn)的產(chǎn)生，為界面上發(fā)生的反應(yīng)提供了足夠的空間。助催化劑和釩酸鉍的協(xié)同效應(yīng)可以有效加快水氧化動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)電荷分離和運(yùn)輸，從而顯著促進(jìn)pec水氧化過(guò)程，提高分解水制氫活性。
3、但是迄今為止，仍沒(méi)有一種使用光輔助電沉積鎳(ni)和鈷(co)雙金屬氧化物助催化劑在釩酸鉍光陽(yáng)極表面，并進(jìn)行光電化學(xué)反應(yīng)分解水制氫的相關(guān)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)
2、為達(dá)到上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案如下：
3、本專利技術(shù)首先提供一種鎳鈷氧化物修飾鉬摻雜釩酸鉍復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法，所述方法包括如下步驟：
4、利用電沉積聯(lián)合煅燒法，制備得到鉬摻雜釩酸鉍(mo-bivo4)薄膜，即得到mo-bivo4光陽(yáng)極；配制含有雙金屬鎳(ni)和鈷(co)的前驅(qū)體溶液，利用三電極電化學(xué)系統(tǒng)，將mo-bivo4光陽(yáng)極浸入所述前驅(qū)體溶液中，在光照下通過(guò)線性掃描進(jìn)行電沉積，結(jié)束后將所得材料經(jīng)洗滌、干燥，得到nicoox/mo-bivo4復(fù)合光陽(yáng)極。
5、其中，所述含有雙金屬鎳(ni)和鈷(co)的前驅(qū)體溶液制備方法如下：將ni源和co源溶解在硼酸緩沖溶液中，持續(xù)攪拌至完全溶解；加入氫氧化鉀(koh)調(diào)節(jié)ph，并通入氮?dú)庖欢〞r(shí)間，配制成含有鎳(ni)和鈷(co)雙金屬的前驅(qū)體溶液。
6、進(jìn)一步的，所述ni源包括ni(no3)2·6h2o或nicl2·6h2o；所述co源包括co(no3)2·6h2o或cocl2·6h2o。
7、進(jìn)一步的，所述含有雙金屬鎳(ni)和鈷(co)的前驅(qū)體溶液中金屬鎳和鈷以摩爾量比計(jì)為1-5：10。
8、進(jìn)一步的，所述硼酸緩沖溶液的濃度為0.5m，koh調(diào)節(jié)ph值為7～9，通入氮?dú)獯笥?0分鐘，以確保溶液中其它氣體排盡。
9、其中，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)中，以mo-bivo4光陽(yáng)極作為工作電極(we)，ag/agcl電極作為參比電極(re)，鉑絲作為對(duì)電極(ce)。
10、其中，所述mo-bivo4光陽(yáng)極浸入前驅(qū)體溶液中，在光照下通過(guò)線性掃描進(jìn)行電沉積過(guò)程中，所述光照的光源為300w氙燈，到達(dá)電極的光強(qiáng)為100mw/cm2。
11、進(jìn)一步的，所述線性掃描速率為50mv/s，所述電沉積的沉電壓為-0.2-0.5v，周期為2-4次。
12、上述方法中，所述洗滌為用去離子水洗滌，烘箱中干燥條件為60℃干燥12h。
13、本專利技術(shù)還提供所述方法制備的nicoox/mo-bivo4復(fù)合光陽(yáng)極。
14、本專利技術(shù)還提供所述方法制備的光陽(yáng)極在光電催化分解水制氫中的應(yīng)用。
15、本專利技術(shù)的有益效果：
16、目前針對(duì)釩酸鉍光電極改性的研究較多，包括離子摻雜，復(fù)合助催化劑等，但是以光輔助電沉積法制備nicoox在mo-bivo4光陽(yáng)極表面的報(bào)道還沒(méi)有。
17、本專利技術(shù)通過(guò)光輔助電沉積法在鉬摻雜釩酸鉍(mo-bivo4)表面復(fù)合鎳鈷雙金屬氧化物(nicoox)助催化劑，制備鎳鈷氧化物/鉬摻雜釩酸鉍(nicoox/mo-bivo4)復(fù)合光陽(yáng)極，本專利技術(shù)的方法使得nicoox助催化劑中ni和co相互協(xié)同作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了mo-bivo4表面導(dǎo)電性，鎳鈷氧化物納米層具有增強(qiáng)表面電荷分離效率，促進(jìn)光電極表面水氧化能力，提升了光電催化性能，增強(qiáng)了電極抗氧化性、減緩釩酸鉍的光腐蝕、延長(zhǎng)電極工作壽命的作用。經(jīng)pec測(cè)試后發(fā)現(xiàn)：本專利技術(shù)的方法制備的nicoox/bivo4光電陽(yáng)極在am?1.5g照明下，在1.23v(標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢(shì))條件下表現(xiàn)出5.3ma/cm2的高光電流密度，與原始mo-bivo4光電陽(yáng)極相比增加了1.8倍，是純bivo4的5.2倍，nicoox/bivo4光陽(yáng)極還表現(xiàn)出了更高的電荷轉(zhuǎn)移效率，與現(xiàn)有bivo4基光電極分解水制氫對(duì)比有明顯的優(yōu)勢(shì)。
18、本專利技術(shù)中使用ni和co雙金屬前驅(qū)體溶液，通過(guò)調(diào)節(jié)ni、co比例在光輔助電沉積下制備鎳鈷氧化物(nicoox)助催化劑，提升鉬摻雜釩酸鉍的pec性能；本專利技術(shù)的方法具有金屬摩爾比例可調(diào)，復(fù)合方式簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合光電極相比單純鉬摻雜釩酸鉍光電極分解水活性明顯提高。
19、本專利技術(shù)通過(guò)光輔助電沉積法在鉬摻雜釩酸鉍表面負(fù)載nicoox助催化劑，本專利技術(shù)制備光陽(yáng)極的方法成本低、方法簡(jiǎn)單、光電化學(xué)分解水制氫性能提升明顯。該專利技術(shù)為解決mo-bivo4的電荷復(fù)合嚴(yán)重問(wèn)題提供一個(gè)新思路，同時(shí)也為其他半導(dǎo)體高效改性提供了一種新的依據(jù)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鎳鈷氧化物修飾鉬摻雜釩酸鉍復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有雙金屬Ni和Co的前驅(qū)體溶液制備方法如下：將Ni源和Co源溶解在硼酸緩沖溶液中，持續(xù)攪拌至完全溶解；加入KOH調(diào)節(jié)pH，并通入氮?dú)庖欢〞r(shí)間，配制成含有鎳(Ni)和鈷(Co)雙金屬的前驅(qū)體溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述Ni源包括Ni(NO3)2·6H2O或NiCl2·6H2O；所述Co源包括Co(NO3)2·6H2O或CoCl2·6H2O。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述含有雙金屬Ni和Co的前驅(qū)體溶液中Ni和Co的含量比以摩爾量比計(jì)為1～5：10。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述硼酸緩沖溶液的濃度為0.5M，KOH調(diào)節(jié)pH值為7～9，通入氮?dú)獯笥?0分鐘，以確保溶液中其它氣體排盡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)中，以Mo-BiVO4光陽(yáng)極作為工作電極(WE)，Ag/AgCl電極作為參比電極(RE)，鉑
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述線性掃描的速率為50mV/s，所述電沉積的沉電壓為-0.2-0.5V，周期為2-4次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的條件為60℃干燥12h。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法制備的NiCoOx/Mo-BiVO4復(fù)合光陽(yáng)極。
10.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法制備的NiCoOx/Mo-BiVO4復(fù)合光陽(yáng)極、或權(quán)利要求9所述的NiCoOx/Mo-BiVO4復(fù)合光陽(yáng)極在光電催化分解水制氫中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鎳鈷氧化物修飾鉬摻雜釩酸鉍復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有雙金屬ni和co的前驅(qū)體溶液制備方法如下：將ni源和co源溶解在硼酸緩沖溶液中，持續(xù)攪拌至完全溶解；加入koh調(diào)節(jié)ph，并通入氮?dú)庖欢〞r(shí)間，配制成含有鎳(ni)和鈷(co)雙金屬的前驅(qū)體溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述ni源包括ni(no3)2·6h2o或nicl2·6h2o；所述co源包括co(no3)2·6h2o或cocl2·6h2o。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述含有雙金屬ni和co的前驅(qū)體溶液中ni和co的含量比以摩爾量比計(jì)為1～5：10。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述硼酸緩沖溶液的濃度為0.5m，koh調(diào)節(jié)ph值為7～9，通入氮?dú)獯笥?0分鐘...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐東波，高孝盈，李鋒，施偉東，高娜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。