本发明专利技术公开了一种带有双重助氧催化层的可见光催化薄膜及其制备方法和应用，制备方法包括：(1)以导电玻璃为工作电极采用三电极体系共沉积后恒温煅烧得Fe2O3薄膜；(2)以Fe2O3薄膜为工作电极采用三电极体系共沉积后自然晾干得Fe2O3-FeOOH催化薄膜；(3)以Fe2O3-FeOOH催化薄膜为工作电极采用三电极体系共沉积后自然晾干后得双重助氧催化层的催化薄膜。本发明专利技术的催化薄膜用于处理含酚废水，本发明专利技术通过循环伏安沉积法将FeOOH和NiOOH这两种助氧催化剂构筑于Fe2O3薄膜，大幅度地提高了Fe2O3薄膜的光电催化产氧性能及光催化稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电催化材料
，特别涉及一种基于氧化铁构筑双重助氧催化层的高稳定性的可见光催化薄膜材料(Fe2O3-FeOOH-NiOOH)及其运用。
技术介绍
环境污染和能源短缺是当今人类面临的两大严峻挑战。光电催化氧化法因其高效、环境友好、能耗低等优点而备受瞩目。此技术的关键在于制备高效稳定的催化剂。氧化铁为过渡金属氧化物，其在光电催化领域表现出一定的优越性，其带隙宽度较窄，在紫外和可见区域都表现出较强的光电化学响应，与此同时，其还兼有物理和化学稳定性好、经济成本低、对环境无害的优点。但其光生电子和空穴易发生复合，致使光电活性降低。对此，许多改性方法应运而生，如非金属/金属掺杂、半导体复合等。助催化剂的运用为解决光生电子-空穴复合问题提供了另一种解决的途径。助催化剂能促进光解水产氢、产氧反应动力学，提高光生电荷反应速率，从而减少光生电荷在催化剂表面的累积，避免光生电子-空穴重新复合。助催化层的构筑可以提高光催化剂的稳定性，促进催化反应的进行。公开号为103432969A的中国专利技术申请公开了一种α-Fe2O3/FeOOH核壳结构复合微球的制备方法。该专利技术所得的氧化铁复合材料是在α-Fe2O3微球表面生成一层FeOOH纳米棒，其具有新颖结构形态，微球的大小、形貌、结构及组装方式可控，可运用在复合氧化铁磁性材料、污水处理的催化剂、吸附剂等方面。公开号为102824917A的中国专利技术申请公开了一种氧化铁/钨酸铋复合光催化剂及其制备方法与应用。该专利技术所制备Fe2O3/Bi2WO6复合材料的光催化活性比纯Bi2WO6有明显提高，促进了其在治理环境污染方面的实际应用潜力，还可用于光催化汽油脱硫和光催化生物灭菌等。然而，传统的复合光催化剂大多以粉末为主，在连续流动式的循环系统中较难实现催化剂的分离和回收再用。因此，研发高效且稳定的薄膜催化材料有着一定的应用前景。
技术实现思路
本专利技术提供了一种带有双重助氧催化层的可见光催化薄膜及其制备方法和应用，解决了现有光催化材料催化效率不高、稳定性不好、回收不便的技术问题。一种带有双重助氧催化层的可见光催化薄膜(Fe2O3-FeOOH-NiOOH)的制备方法，包括如下步骤：(1)以含Fe2+的前驱体溶液作为电解液，采用三电极体系进行电沉积，即以洁净的导电玻璃(FTO)为工作电极，石墨电极为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，待其(电沉积后的导电玻璃)自然晾干后进行恒温煅烧获得Fe2O3薄膜；优选地，该步骤中所述含Fe2+的前驱体溶液为含FeCl2·4H2O的乙二醇溶液；优选地，该步骤中所述含Fe2+的前驱体溶液中的Fe2+摩尔浓度为0.01M～0.04M，乙二醇溶液中乙二醇与蒸馏水的体积比为1:5～1:12；进一步优选地，所述乙二醇溶液中Fe2+的摩尔浓度为0.02M，乙二醇与蒸馏水的体积比为1:8；优选地，该步骤中电沉积温度为50～90℃，电沉积电压为1～2V，电沉积时间为0.5min～10min；进一步优选地，该步骤中电沉积温度为60～80℃，电沉积电压为1～1.5V，电沉积时间为4min～6min；最优选地，该步骤中电沉积温度为70℃，电压为1.36V，电沉积时间为5min。通过电沉积工艺参数控制电沉积得到的催化薄膜的厚度。优选地，该步骤中恒温煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为1～5h；进一步优选地，该步骤中恒温煅烧温度为450～550℃，煅烧时间为1～3h；最优选地，该步骤中恒温煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。通过恒温煅烧温度和时间控制催化薄膜的结晶度。(2)以经预处理(通氮气半小时除氧)含Fe2+的前驱体溶液作为电解液，使用电化学工作站采用三电极体系进行循环伏安(CV)沉积，即以Fe2O3薄膜为工作电极，钛片为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，室温下自然晾干得到Fe2O3-FeOOH催化薄膜；优选地，该步骤中所述含Fe2+的前驱体溶液为含FeSO4·7H2O的醋酸盐缓冲溶液(pH＝7)，并且由于溶液中的Fe2+易与氧发生反应从而生成沉淀Fe(OH)3因此需进行预处理，即通氮气半小时以除氧；优选地，该步骤中所述含Fe2+的前驱体溶液中的Fe2+摩尔浓度为0.5mM～2mM；进一步优选地,所述前驱体溶液中Fe2+摩尔浓度为1mM。优选地，该步骤中循环伏安(CV)沉积扫描圈数为1～10圈，扫描速度为5～100mV/s，扫描范围0V-2V；进一步优选地，该步骤中循环伏安(CV)沉积扫描圈数为3～6圈，扫描速度为30～60mV/s；最优选地，该步骤中扫描圈数为5圈，扫描速度为50mV/s，扫描范围0.1-1.6V。(3)以含Ni2+的前驱体溶液作为电解液，使用电化学工作站采用三电极体系进行循环伏安(CV)沉积，即以Fe2O3-FeOOH催化薄膜为工作电极，钛片为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，室温下自然晾干即得带有双重助氧催化层的可见光催化薄膜；优选地，该步骤中所述含Ni2+的前驱体溶液为pH为6.5～7.2的含NiSO4·4H2O的水溶液；优选地，该步骤中所述含Ni2+的前驱体溶液中的Ni2+摩尔浓度为0.05M～0.2M；进一步优选地,所述前驱体溶液中Ni2+摩尔浓度为0.1M。优选地，该步骤中循环伏安(CV)沉积扫描圈数为1～10圈，扫描速度为5～100mV/s，扫描范围0V-2V；进一步优选地，该步骤中循环伏安(CV)沉积扫描圈数为3～6圈，扫描速度为30～60mV/s；最优选地，该步骤中扫描圈数为5圈，扫描速度为50mV/s，扫描范围0.1-1.6V。本专利技术通过循环伏安(CV)沉积法将FeOOH和NiOOH这两种助氧催化剂构筑于Fe2O3薄膜，大幅度地提高了Fe2O3薄膜的光电催化产氧性能及光催化稳定性，且操作简单，经济成本较低。本专利技术的制备方法中通过调整电沉积的温度、时间以及工作电压控制基底氧化铁催化薄膜的厚度，通过调整循环伏安(CV)沉积的扫描圈数、扫描速度及扫描范围控制助氧催化层FeOOH和NiOOH的厚度，从而获得厚薄适宜的基于氧化铁构筑双重助氧催化层的可见光催化薄膜材料，使其既能充分吸收光，产生较高浓度的光生载流子，又能提高载流子的迁移速率，表现出较高的光电催化活性。在上述优选的条件即电沉积的温度、时间以及工作电压、扫描圈数、扫描速度及扫描范围制备得到的Fe2O3-FeO本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有双重助氧催化层的可见光催化薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下制备方法：(1)以含Fe2+的前驱体溶液作电解液、以洁净的导电玻璃为工作电极、石墨电极为对电极、Ag/AgCl电极为参比电极进行电沉积，待电沉积后的工作电极自然晾干后进行恒温煅烧得Fe2O3薄膜；(2)以经除氧预处理的含Fe2+的前驱体溶液为电解液、所述Fe2O3薄膜为工作电极、钛片为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极进行循环伏安沉积，待循环伏安沉积后的Fe2O3薄膜自然晾干得Fe2O3‑FeOOH催化薄膜；(3)以含Ni2+的前驱体溶液作电解液、所述Fe2O3‑FeOOH催化薄膜为工作电极、钛片为对电极、Ag/AgCl电极作为参比电极进行循环伏安沉积，待循环伏安沉积后的Fe2O3‑FeOOH催化薄膜自然晾干即得。
【技术特征摘要】
1.一种带有双重助氧催化层的可见光催化薄膜的制备方法，其特征
在于，包括如下制备方法：
(1)以含Fe2+的前驱体溶液作电解液、以洁净的导电玻璃为工作电
极、石墨电极为对电极、Ag/AgCl电极为参比电极进行电沉积，待电沉积
后的工作电极自然晾干后进行恒温煅烧得Fe2O3薄膜；
(2)以经除氧预处理的含Fe2+的前驱体溶液为电解液、所述Fe2O3薄膜为工作电极、钛片为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极进行循环伏安
沉积，待循环伏安沉积后的Fe2O3薄膜自然晾干得Fe2O3-FeOOH催化薄膜；
(3)以含Ni2+的前驱体溶液作电解液、所述Fe2O3-FeOOH催化薄膜
为工作电极、钛片为对电极、Ag/AgCl电极作为参比电极进行循环伏安
沉积，待循环伏安沉积后的Fe2O3-FeOOH催化薄膜自然晾干即得。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中含Fe2+的前驱体溶液为溶有FeCl2·4H2O的乙二醇溶液，其中Fe2+摩尔浓度为0.01
M～0.04M，乙二醇溶液中乙二醇与蒸馏水的体积比为1:5～1:12。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中电沉积
温度为50～90℃，电沉积电压为1～2V，电...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛燕青，姬云，王娟，葛耀花，张轶，王齐，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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