[發明專利]一種可見光響應特性氧化鋅/釩酸鉍異質結薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710203262.1
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106944037B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 談國強;張昕蕾;許馳;任慧君;夏傲;邵丹
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;C02F1/30;B01D53/00;C02F101/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 岳培華

本發明提供一種可見光響應特性氧化鋅/釩酸鉍異質結薄膜及其制備方法和應用，先配置BiVO₄前驅液和ZnO前驅液，然后利用羥基層靜電吸附作用的反向層層自組裝技術將基板放入BiVO₄前驅液中制備出一定厚度的非晶BiVO₄薄膜，將非晶BiVO₄薄膜在紫外光下照射形成羥基層，再將其放入ZnO前驅液中二次進行反向層層自組裝，形成BiVO₄?ZnO非晶薄膜，最后于500℃保溫晶化即得到可見光響應特性氧化鋅/釩酸鉍異質結薄膜。本發明工藝過程簡單易控，實驗條件要求較低，制備的ZnO/BiVO₄異質結薄膜在光催化領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種分子識別吸附的層層自組裝技術制備具有靈敏的可見光響應特性ZnO/BiVO₄薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

隨著社會的發展，危害生物健康的有機污染物治理是世界關注的一大難題。其中根據光催化機理開發的多相催化高級氧化技術是一項很有前景的污染治理技術。光催化氧化技術能有效地破壞許多結構穩定的難降解污染物，具有降解效率高和污染物降解徹底等優點，引起了廣泛的關注。光催化氧化技術已在降解有機污染物等領域取得了良好的效果。當光催化劑被適當的光源照射后，能產生光生電子-空穴對，光生空穴作為一類強氧化劑能和水反應生成·OH自由基，通過一系列氧化過程最終降解有機物。

BiVO₄是當下備受關注的一種新型環保型光催化劑。它是一種亮黃色的粉末，Bi和V原子均不屬于重金屬元素，所以人們可以安心地將其應用于各個領域。其具有帶隙寬、生物相容性好、抗化學腐蝕，對人體無毒害，成本低廉等特點，在催化降解、可再生能源的利用、氣體傳感器、殺菌消毒等許多領域都有著極為廣泛的應用，是目前最受矚目的光催化劑。

ZnO是寬禁帶直接帶隙化合物半導體，室溫下禁帶寬度約為3.3eV，具有耐高溫、抗輻照、制備方法多、毒性小等特點，在微電子和光電子領域內有著廣泛的用途。

目前制備ZnO/BiVO₄復合薄膜的方法主要分為物理法和化學法，其中物理方法有：濺射法、原子層外延生長法、激光-感應復合技術等；化學方法主要有：PECVD法、SSCVD法、MOCVD法、噴霧熱解法、溶膠-凝膠法等。但薄膜結構致密不利于光催化降解，重復性不高，環境污染大，與基板結合程度不牢固等缺點，或多或少的存在著無法兼顧“清潔、節能、高效制備光催化薄膜”這一理念。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可見光響應特性氧化鋅/釩酸鉍異質結薄膜及其制備方法和應用，該方法利用層層自組裝技術制得氧化鋅/釩酸鉍異質結薄膜，實驗條件要求較低，制得的氧化鋅/釩酸鉍異質結薄膜具有可見光響應特性，能夠用于在可見光下光催化降解有機污染物。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種可見光響應特性氧化鋅/釩酸鉍異質結薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1)BiVO₄前驅液的配置：

室溫下，向去離子水中加入NH₄VO₃，攪拌至澄清，然后加入稀硝酸，攪拌均勻，再加入Bi(NO₃)₃·5H₂O，攪拌至澄清，最后加入硼酸，攪拌至澄清，得到BiVO₄前驅液；其中加入的NH₄VO₃、稀硝酸、Bi(NO₃)₃·5H₂O和硼酸的摩爾比為1:(41.7～55):1:1；

2)基板的功能化：

將基板洗滌干凈后置于184.9nm的紫外光下照射20～40min，使基板表面形成羥基單分子層；