[發(fā)明專利]一種金屬羥基氧化物復(fù)合B-BiVO4

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010029182.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN111146004A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶霞;康自虎;鄭言貞;周軍帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G9/042
• 分類號(hào): H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種金屬羥基氧化物復(fù)合B?BiVO₄光電陽(yáng)極及其制備方法，屬于電極材料制備領(lǐng)域。將純BiVO₄光電陽(yáng)極浸泡在硼酸鹽溶液中(表示B?BiVO₄)，在其表面上吸附[B(OH)₄]^?配體作為鈍化劑，提高光生載流子的分離效率并促進(jìn)表面空穴的提取；然后，在經(jīng)硼酸鹽改性后的BiVO₄光電陽(yáng)極上原位生長(zhǎng)助催化劑金屬羥基氧化物(如羥基氧化鐵、羥基氧化鈷、羥基氧化鎳等)，增加光電陽(yáng)極表面活性位點(diǎn)，加速空穴在光電陽(yáng)極與電解質(zhì)界面的傳輸，從而提高BiVO₄的光電水氧化性能。基于光生電荷的有效分離、空穴在光電陽(yáng)極與電解質(zhì)界面的快速傳輸，所制備的金屬羥基氧化物復(fù)合B?BiVO₄光電陽(yáng)極能夠高效運(yùn)用于光電化學(xué)水分解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極材料制備領(lǐng)域，具體涉及金屬羥基氧化物原位生長(zhǎng)在經(jīng)硼酸改性的BiVO₄光電陽(yáng)極及其制備方法，并用于太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的光電催化水分解反應(yīng)。

背景技術(shù)

隨著化石燃料的使用造成的嚴(yán)重污染，和化石燃料本身的不可再生，迫使人們?nèi)ラ_發(fā)一種清潔可再生的新能源。氫能和太陽(yáng)能是眾所周知的清潔能源，氫能熱值高、產(chǎn)物無毒無臭，太陽(yáng)能由于其安全性高、成本低和長(zhǎng)期使用性等優(yōu)點(diǎn)而被重點(diǎn)關(guān)注。

光電催化水分解的特點(diǎn)：即半導(dǎo)體光電陽(yáng)極所接受的能量大于等于自身禁帶寬度的光照射時(shí)，就會(huì)在光電陽(yáng)極表面產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，光生電子通過外電路的偏壓到達(dá)對(duì)電極還原水生成氫氣，光生空穴在光電陽(yáng)極與電解液的接觸面上將水氧化生成氧氣。

BiVO₄具有2.4eV的窄帶隙，合適的帶邊位置以及在中性和堿性溶液中具有良好的穩(wěn)定性，并且是一種良好可見光響應(yīng)能力的光電陽(yáng)極材料，在420nm處的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)29％，可以有效利用太陽(yáng)光。但是由于BiVO₄的電子-空穴對(duì)的嚴(yán)重復(fù)合，從而導(dǎo)致其較弱的電子傳輸、緩慢的水氧化動(dòng)力學(xué)和較低的載流子遷移速率。通常通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié)、元素?fù)诫s、負(fù)載助催化劑以及形貌控制等方法來提高光電水氧化性能。

目前報(bào)道對(duì)BiVO₄改性來提高光電陽(yáng)極材料性能的有：

表1 BiVO₄光電極的光電化學(xué)水氧化性能比較

[1]YAN D,FU X,SHANG Z,et al.A BiVO₄film photoanode with re-annealingtreatment and 2D thin Ti₃C₂TX flakes decoration for enhancedphotoelectrochemical water oxidation[J].Chem.Eng.J.,361(2019)853-861.

[2]ZHOU S,YUE P,HUANG J,et al.High-performance photoelectrochemicalwater splitting of BiVO₄@Co-MIm prepared by a facile in-situ depositionmethod[J].Chem.Eng.Journal.,371(2019)885-89.

[3]QI J,KONG D,LIU D,et al.Bimetallic phosphide decorated Mo–BiVO₄forsignificantly improved photoelectrochemical activity and stability[J].RSCAdv.,9(2019)15629-15634.

發(fā)明內(nèi)容