[發明專利]一種基于陽極氧化鋁模板的Ni/Ag/BiVO4/CdS納米陣列光電極制備方法

在審

• 申請號: 202010120787.0
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111441066A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 周思宇;周穎;陶潔;付群;雷勇
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B1/04;C25D11/04;C23C14/16;C25D3/12;C23C18/00;C23C28/00;B22F9/24;B22F1/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種基于陽極氧化鋁模板的Ni/Ag/BiVO4/CdS納米陣列光電極制備方法。具體實施方法是通過氧化鋁模板法制備大范圍且高度有序的鎳柱作為基底，并利用超聲輔助原位沉積法在鎳柱表面包括一些Ag納米顆粒，再用離子連續吸附法在Ag顆粒外部包裹BiVO4納米顆粒薄膜，最后用化學浴沉積法在最外層包裹一層CdS納米薄膜，最終制成Ni/Ag/BiVO4/CdS納米陣列復合電極。本發明中制得的復合光電極和單一的BiVO4光電極相比具有更高的吸光效率，同時降低了光生載流子的復合效率，增加了其遷移效率，從而對其光電效率有顯著提高的效果。

技術領域

本發明涉及一種基于陽極氧化鋁模板的Ni/Ag/BiVO4/CdS納米陣列光電極制備方法。

背景技術

從21世紀初開始，人類過度的使用石油等礦物燃料，導致有害氣體的大量排放，造成了全球變暖和氣候變化等環境問題。因此，開發和利用可替代的、可再生的綠色能源已成為人類長期面臨的挑戰。在綠色能源中太陽能是迄今為止最大的可開發能源資源，研究人員進行了各種各樣的努力試圖將太陽能轉化為可儲存的化學能。光電化學分解水被廣泛認為是最有前途的太陽能轉化為氫能的途徑之一，在此情形下，半導體光催化劑因其效率高,安全環保,無二次污染等特點廣泛得到研究者的關注。其中，BiVO4因其合適的能帶位置，較窄帶隙能(2.4eV)等優勢備受研究者青睞。之前有發明者通過在基于氧化鋁模板而制得的Ni納米柱陣列上成功地包覆BiVO4納米顆粒薄膜提升了BiVO4的光吸收效率，從而提升了其光電性能。然而，單一的BiVO4納米陣列不可避免的存在一些缺點，如：電荷遷移較慢，光生電子空穴的復合率較高，水氧化動力低等，從而限制了其作為光催化劑的實際應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于陽極氧化鋁模板的Ni/Ag/BiVO4/CdS納米陣列光電極制備方法，從而部分解決單一BiVO4材料造成的光電性能限制。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：

一種基于陽極氧化鋁模板的Ni/Ag/BiVO4/CdS納米陣列光電極制備方法，包括如下步驟：

(1)步驟S1制備氧化鋁模板，具體步驟如下：

S1.1裁剪鋁片：裁剪大小適合的鋁片并用丙酮、乙醇對其進行超聲清洗處理；

S1.2拋光清潔：用電化學的方法對預處理過的鋁片進行拋光處理，達到二次清潔的作用；

S1.3物理壓?。河靡阎苽涞谋砻嬗屑{米點陣列的鎳膜對光滑的鋁片表面進行物理壓印，使鋁片表面有排布規則的納米凹坑；

S1.4陽極氧化：取壓印過的鋁片放置于配制好的電解液中，對其進行陽極氧化，使得壓印得到的納米凹坑向下凹陷，并在納米孔及部分表面生成Al2O3。

(2)步驟S2制備鎳納米陣列基底，具體步驟如下：

S2.1物理氣相沉積蒸金：使用真空鍍膜機緩慢勻速的在Al2O3孔道及鋁模板表面覆蓋一定厚度的金納米顆粒，以增強基底導電性，方便后續鍍鎳；

S2.2電化學鍍鎳：利用電化學工作站，選取合適的程序，在鍍有金的氧化鋁模板表面電化學沉積一層鎳膜，鎳順著Al2O3孔道生長，填滿孔道形成一根根的鎳柱，并在表面形成一定厚度的鎳膜。沉積結束后，取下模板沖凈自然晾干，而后將鎳膜自氧化鋁模板上剝除。

(3)步驟S3制備Ag/Ni納米陣列：采用超聲輔助原位沉積的方法在Ni柱表面沉積Ag納米顆粒，并通過控制超聲時長得到不同厚度的Ag膜。

(4)步驟S4制備Ni/Ag/BiVO4納米陣列：通過連續離子層吸附反應的方法，在S3步驟得到的Ag膜外部沉積一定圈數、均勻的BiVO4納米顆粒薄膜