【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电化学，具体涉及一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、受化石燃料储量的下降以及二氧化碳和其他温室气体的释放加剧了全球变暖的推动，对清洁和可持续能源的需求不断增长，促使人们探索降低碳足迹的替代方法。不可避免的太阳能是目前地球上最大的能源，但其分散和间歇性的性质仍然是我们的能源需求的一个巨大挑战.
2、赤铁矿(α-fe2o3)由于其狭窄的带隙(2.0-2.2ev)、碱性条件下的高稳定性、高理论日氢转换效率以及地壳中铁的自然丰度，被认为是一种可行的光电化学(pec)水分裂的光阳极材料。[然而，其pec水分裂性能受到赤铁矿半导体不利性能的严重限制，如其固有的短孔扩散长度(2-4nm)、低载流子浓度和高表面态阱密度。为了提高赤铁矿光阳极的pec性能，必须克服这些缺点。提高赤铁矿光阳极pec性能的主要方法包括形态控制、异质结构的制备、共催化剂的加载和氧空位的产生。
3、本专利技术采用硫化亚铁纳米线在fe2o3薄膜上的外延生长，构建外延异质结并形成界面化学键，克服了异质结界面缺陷导致的载流子分离和输运效率较差的问题。另外，析氧反应(oer)是一个复杂的四电子转移过程，用适当的助催化剂装饰fe2o3表面对抑制表面电荷复合非常重要，所以本专利技术采用feooh作为析氧助催化剂，促进空穴的传输，提高分解水性能。因此，ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜是很具有开发前景的光电化学分解水的材料。
技术实现思路>
1、鉴于现有技术的不足，本专利技术提出一种高性能异质结ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜的制备方法及应用。该方法具有制备方法简单、操作方便，实验条件易控制等优点。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，制备方法包括如下步骤：
3、1)将铁盐和尿素溶于去离子水中，加入ticl4的乙醇溶液，搅拌获得前驱体溶液；将前驱体溶液和fto导电玻璃放在水热釜中，通过水热反应在导电玻璃fto上生长前驱体ti-feooh，得到前驱体ti-feooh光电极薄膜，煅烧，得到ti-fe2o3光电极薄膜；
4、2)将ti-fe2o3光电极薄膜浸渍于十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂中，通过静电作用将阴离子表面活性剂吸附在ti-fe2o3纳米棒上；
5、3)将铁盐、硫脲和聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水中，搅拌，然后将溶液转移至ti-fe2o3薄膜的反应釜中，水热反应后用去离子冲洗，烘干，得到ti-fe2o3/fes薄膜；
6、4)将ti-fe2o3/fes薄膜在亚铁溶液中恒电压光辅助电沉积，得到ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜。
7、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤1)中，所述铁盐为六水合三氯化铁。
8、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤1)中，铁盐和尿素的摩尔比为1-2:1。
9、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤1)中，所述水热反应是，90-120℃下水热反应8-12h；所述煅烧是，400-600℃下煅烧1-3h，升温速度为1-10℃/min。
10、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤2)中，所述十二烷基硫酸钠的浓度为0.01mol/l。
11、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤3)中，fecl3·6h2o、硫脲和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为2.13：1：4.2。
12、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤3)中，所述去离子水为20ml。
13、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤3)中，所述水热反应是，150-160℃下进行水热反应；所述烘干是，在50-60℃下烘干4-5h。
14、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤4)中，所恒电压是，恒电压光辅助电沉积施加的恒电压为0.25v vs.ag/agcl，电沉积的时间为400s。
15、上述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，步骤4)中，所述亚铁溶液是硫酸亚铁溶液。
16、上述的高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜在光电化学水分解中应用。
17、本专利技术的有益效果是：
18、本专利技术借助水热法和光辅助电沉积制备ti-fe2o3/fes/feooh纳米薄膜，当在ti-fe2o3薄膜负载p型fes材料后，与ti-fe2o3形成p-n结，从而为从ti-fe2o3到feooh析氧助催化剂的光生空穴提取提供额外的驱动力，这有效地抑制了ti-fe2o3/feooh界面处的电荷复合并加速了表面水氧化动力学。这项工作可能会启发合理设计的高性能的光阳极可行的太阳能转换。
19、1.本专利技术提供的ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜为p-n异质结结构，该异质结结构更容易使光生电子-空穴有效分离，降低复合率，可以有效的提高光电化学性能及分解水能力。
20、2.本专利技术提供的ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，制备方法原料廉价易得，操作简单方便，为水分解提供新的催化材料，缓解当下能源紧张的局势，有很好的应用前景。
21、3.本专利技术提供的ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，在可见光下的产氢速率是ti-fe2o3的2倍左右。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤1)中，所述铁盐为六水合三氯化铁。
3.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤1)中，铁盐和尿素的摩尔比为1-2:1。
4.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤1)中，所述水热反应是，90-120℃下水热反应8-12h；所述煅烧是，400-600℃下煅烧1-3h，升温速度为1-10℃/min。
5.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤2)中，所述十二烷基硫酸钠的浓度为0.01mol/L。
6.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤3)中，FeCl3·6H2O、硫脲和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为2.13：1：4.2。p>
7.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤3)中，所述水热反应是，150-160℃下进行水热反应0.5h；所述烘干是，在80℃下烘干4-5h。
8.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤4)中，所恒电压是，恒电压光辅助电沉积施加的恒电压为0.25V vs.Ag/AgCl，电沉积的时间为400s。
9.如权利要求1所述的一种高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜，其特征在于，步骤4)中，所述亚铁溶液是硫酸亚铁溶液。
10.权利要求1-9任一项所述的高性能Ti-Fe2O3/FeS/FeOOH光电极薄膜在光电化学水分解中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，其特征在于，步骤1)中，所述铁盐为六水合三氯化铁。
3.如权利要求1所述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，其特征在于，步骤1)中，铁盐和尿素的摩尔比为1-2:1。
4.如权利要求1所述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，其特征在于，步骤1)中，所述水热反应是，90-120℃下水热反应8-12h；所述煅烧是，400-600℃下煅烧1-3h，升温速度为1-10℃/min。
5.如权利要求1所述的一种高性能ti-fe2o3/fes/feooh光电极薄膜，其特征在于，步骤2)中，所述十二烷基硫酸钠的浓度为0.01mol/l。
6.如权利要求1所述的一种高性能...
【专利技术属性】
技术研发人员：范晓星，江姗姗，裴丽，刘大博，肖梦媛，楚振明，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。