一种三氧化钨-钒酸铋-有机酸复合光电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种三氧化钨

A tungsten trioxide bismuth vanadate organic acid composite photoelectric electrode and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能材料
，尤其涉及一种三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光电催化水分解技术能够利用太阳能将水分解为氢气，这为解决当前的能源危机提供了有效途径。但是，半导体光电极的“太阳能
‑
化学能”转化效率依然很低，目前光电催化技术的开发还是处于实验室阶段，难以大规模应用。为此，大量科研工作者专注于如何提高光电极的活性，目前关于光电极的活性提升已经有大量研究报道。事实上，对于光电催化技术的应用，除了光电极的活性，光电极的稳定性也是评价光电极应用的一个关键参数。但是，由于化学腐蚀和光腐蚀，大部分光电极难以实现长时间稳定的光电催化水分解。
[0003]以WO3‑
BiVO4复合光电极为例，该复合光电极利用II型异质结策略，能够很好的促进光生载流子分离，并能够实现高效水分解产氧。因此，WO3‑
BiVO4复合光电极有望成为一种理想的光电极体系。但是，研究发现该复合光电极的稳定性较差，在电解质溶液中该复合光电极的光电流密度持续下降，从而极大地限制了其实际应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极及其制备方法和应用，本专利技术采用有机酸对WO3‑
BiVO4复合光电极进行修饰，所得三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极稳定性高，且光电催化水分解性能优异。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，包括基底、负载在所述基底表面的WO3‑
BiVO4复合膜以及修饰在所述WO3‑
BiVO4复合膜表面的有机酸。
[0007]优选地，所述WO3‑
BiVO4复合膜包括WO3膜以及生长在所述WO3膜表面的BiVO4纳米颗粒，所述WO3膜由WO3纳米板形成，所述WO3纳米板垂直生长在所述基底的表面，所述BiVO4纳米颗粒上修饰有所述有机酸。
[0008]优选地，所述WO3‑
BiVO4复合薄膜的厚度为1～100μm，所述WO3膜的厚度为0.5～10μm。
[0009]优选地，所述WO3纳米板的长为400～1500nm，宽为400～1500nm，高为50～200nm；所述BiVO4纳米颗粒的粒径为100～200nm。
[0010]优选地，所述有机酸包括2,5
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二羟基对苯二甲酸、均苯三甲酸和2
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氨基对苯二甲酸中的一种或几种。
[0011]本专利技术提供了上述技术方案所述三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极的制备方法，包括以下步骤：
[0012]提供WO3‑
BiVO4复合光电极，所述WO3‑
BiVO4复合光电极包括基底以及负载在所述
基底表面的WO3‑
BiVO4复合膜；
[0013]将所述WO3‑
BiVO4复合光电极浸没于有机酸溶液中进行水热反应，得到WO3‑
BiVO4‑
有机酸复合光电极。
[0014]优选地，所述有机酸溶液中有机酸的浓度为10～200mmol/L。
[0015]优选地，所述有机酸溶液中溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、甲醇与水，所述N,N
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二甲基甲酰胺、甲醇与水的体积比为(10～50)：(0.5～1.5)：1。
[0016]优选地，所述水热反应的温度为100～140℃，时间为3～10h。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极或上述技术方案所述制备方法制备得到的三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极在光电催化水氧化反应中的应用
[0018]本专利技术提供了一种三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，包括基底、负载在所述基底表面的WO3‑
BiVO4复合膜以及修饰在所述WO3‑
BiVO4复合膜表面的有机酸。本专利技术采用与BiVO4具有强络合作用的有机酸对WO3‑
BiVO4复合光电极进行修饰，使有机酸均匀络合在WO3‑
BiVO4复合光电极表面，能够减少WO3‑
BiVO4复合光电极的溶解，减少WO3‑
BiVO4复合光电极表面悬挂键的浓度，降低WO3‑
BiVO4复合光电极表面态浓度，降低表面态导致的表面复合，同时加速界面电荷转移，减少空穴在光电极表面的聚集所引起的光腐蚀，从而使所得WO3‑
BiVO4‑
有机酸复合光电极具有高度的稳定性和较好的光电催化水分解性能。
[0019]本专利技术还提供了所述三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极的制备方法，本专利技术提供的方法操作简单，通过水热法一步处理即能实现三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极的制备，成本低，有利于规模化生产。
附图说明
[0020]图1为实施例1中WO3光电极的扫描电镜图；
[0021]图2为实施例1中WO3‑
BiVO4复合光电极的扫描电镜图；
[0022]图3为实施例1中WO3‑
BiVO4‑
有机酸复合光电极的扫描电镜图；
[0023]图4为实施例2中WO3‑
BiVO4复合光电极和WO3‑
BiVO4‑
有机酸复合光电极在光照下的线性扫描伏安曲线图；
[0024]图5为实施例3中WO3‑
BiVO4复合光电极和WO3‑
BiVO4‑
有机酸复合光电极在0.6V偏压条件下的电流
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时间曲线图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，包括基底、负载在所述基底表面的WO3‑
BiVO4复合膜以及修饰在所述WO3‑
BiVO4复合膜表面的有机酸。
[0026]本专利技术采用与BiVO4具有强络合作用的有机酸对WO3‑
BiVO4复合光电极进行修饰，使有机酸均匀络合在WO3‑
BiVO4复合光电极表面，能够减少WO3‑
BiVO4复合光电极的溶解，降低WO3‑
BiVO4复合光电极表面态浓度，并加速界面空穴注入效率，从而使所得WO3‑
BiVO4‑
有机酸复合光电极具有高度的稳定性和较好的光电催化水分解性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，包括基底、负载在所述基底表面的WO3‑
BiVO4复合膜以及修饰在所述WO3‑
BiVO4复合膜表面的有机酸。2.根据权利要求1所述的三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，其特征在于，所述WO3‑
BiVO4复合膜包括WO3膜以及生长在所述WO3膜表面的BiVO4纳米颗粒，所述WO3膜由WO3纳米板形成，所述WO3纳米板垂直生长在所述基底的表面，所述BiVO4纳米颗粒上修饰有所述有机酸。3.根据权利要求2所述的三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，其特征在于，所述WO3‑
BiVO4复合薄膜的厚度为1～100μm，所述WO3膜的厚度为0.5～10μm。4.根据权利要求2所述的三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，其特征在于，所述WO3纳米板的长为400～1500nm，宽为400～1500nm，高为50～200nm；所述BiVO4纳米颗粒的粒径为100～200nm。5.根据权利要求1或2所述的三氧化钨
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钒酸铋
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有机酸复合光电极，其特征在于，所述有机酸包括2,5
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二羟基对苯二甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊贤强，梅优阳，蔡小龙，褚雨潇，武承林，韩得满，张晓，
申请(专利权)人：台州市生物医化产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：