[發(fā)明專利]一種暴露高活性面氧化鐵光電催化劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010107974.5
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111215070B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫佳偉;曾祥華;夏煒煒;鄭倩
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學(xué)
• 主分類號: C25B11/087
• 分類號: C25B11/087;C25B1/04;C25B11/077;C25B11/052
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種暴露高活性面的多孔氧化鐵光電催化劑的制備方法，其步驟為：將(NHsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;Fe(SOsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;，CHsubgt;3/subgt;COONa?3Hsubgt;2/subgt;O，Nasubgt;2/subgt;SOsubgt;4/subgt;置于水中，攪拌均勻；將所得溶液置于反應(yīng)釜中，將經(jīng)親水處理的FTO玻璃垂直放入反應(yīng)釜中，進行高溫反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，將所得樣品取出清洗干凈，置于管式爐中，并通入氮氣，控制管式爐在1小時內(nèi)升溫至550℃，保持2小時，所得樣品清洗、干燥即得所述的催化劑。本發(fā)明制備的樣品暴露了更多的催化活性晶面，與之對應(yīng)的光電產(chǎn)氧性能有了一個很大的提升，與此同時制備工藝簡單、成本低廉，因而具有廣泛的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種暴露高活性面的多孔氧化鐵光電催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

隨著全球氣候變暖、能源短缺以及環(huán)境污染問題的出現(xiàn)，光電化學(xué)分解水作為一種能將清潔太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的方式而備受關(guān)注，高效光陽極是光電化學(xué)分解水技術(shù)的瓶頸和研究的熱點。氧化鐵半導(dǎo)體材料由于其帶隙窄(2.2eV)、光電化學(xué)穩(wěn)定性好、價廉無污染等優(yōu)點成為光電化學(xué)分解水技術(shù)最具潛力的一種光陽極材料。但由于其光生載流子的壽命短、載流子遷移率低、電導(dǎo)率差和出氧動力不足等因素使得其光電化學(xué)性能與理論值{開啟電勢為0.4V(vs.RHE)、飽和電流為12.6mA/cm^-2相差較大。

針對氧化鐵的各種不足已經(jīng)提出多種解決辦法，例如構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)，進行離子摻雜等；然而很少有人注意到直接優(yōu)化氧化鐵的結(jié)構(gòu)，使之暴露更多的催化活性面也是提高氧化鐵光電解水的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)秀光電性能且可循環(huán)穩(wěn)定使用、合成成本低、工藝簡單的暴露高活性面多孔氧化鐵光電催化劑的制備方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種暴露高活性面的多孔氧化鐵光電催化劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）將(NH₄)₂Fe(SO₄)₂，CH₃COONa?3H₂O，Na₂SO₄置于去離子水中，攪拌均勻；

（2）將步驟（1）所得溶液置于反應(yīng)釜中，將經(jīng)親水處理的FTO玻璃垂直放入反應(yīng)釜中，進行高溫反應(yīng)；

（3）反應(yīng)結(jié)束后，將所得樣品取出清洗干凈，置于管式爐中，并通入氮氣，控制管式爐在1小時內(nèi)升溫至550℃，保持2小時，所得樣品清洗、干燥即得所述的催化劑。

較佳的，(NH₄)₂Fe(SO₄)₂，CH₃COONa?3H₂O，Na₂SO₄的摩爾比為1：2：1。

較佳的，步驟（2）中，高溫反應(yīng)的溫度為100℃，反應(yīng)時間為7h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

與傳統(tǒng)的氧化鐵相比，本發(fā)明制備的樣品暴露了更多的催化活性晶面，與之對應(yīng)的光電產(chǎn)氧性能有了一個很大的提升，與此同時制備工藝簡單、成本低廉，因而具有廣泛的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的實施例1與實施例2對比的線性伏安曲線圖。

圖2為本發(fā)明所述的實施例1（A）與實施例2（B）在FTO襯底上制備出薄膜的實物圖。

圖3為本發(fā)明所述的實施例2的SEM平面圖。