[發(fā)明專利]一種納米片F(xiàn)eVO4

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• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114717598A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 高星;周揚;李庚辰;張德亮;牟紅宇;曹輝
• 申請（專利權）人: 齊魯理工學院
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B1/55;C25B1/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉鑫鑫

本發(fā)明公開了一種納米片F(xiàn)eVO₄/GO復合材料的制備方法。本發(fā)明FeVO₄/GO復合材料的制備方法，包括如下步驟：1)將氯化鐵、氯化釩和尿素混合制成低共熔溶劑；2)將所述低共熔溶劑焙燒，得到所述FeVO₄/GO復合材料。本發(fā)明將設計的低共熔溶劑通過一步熱解氧化制備了納米片F(xiàn)eVO₄/GO復合材料，制備工藝簡單，條件溫和，制備成本低，易工業(yè)化生產(chǎn)，且對環(huán)境無污染，所得納米片F(xiàn)eVO₄/GO復合材料形貌規(guī)整，具有較好的晶型；本發(fā)明FeVO₄/GO復合材料具有優(yōu)異的光催化OER性能，可應用于光催化水分解制氧。

技術領域

本發(fā)明屬于本發(fā)明屬于光電催化技術領域，具體涉及一種納米片F(xiàn)eVO₄/GO復合材料的制備方法。

背景技術

光電化學(PEC)水分解產(chǎn)生氫氣，是一種以清潔和可再生方法，解決能源危機的有前途的方法。對于傳統(tǒng)的半導體，如TiO₂、WO₃、ZnO和TaON，寬帶隙和光生電子-空穴易復合，嚴重限制了它們的實際應用。因此，開發(fā)可見光下活性穩(wěn)定光電極引起研究者的廣泛關注。最近，由地球上豐富的元素Fe和V組成的FeVO₄因其有利的帶隙(2.06eV)、足夠低的價帶位置和優(yōu)異的化學穩(wěn)定性而引起研究者極大的興趣。然而，由于水分解過程中，析氧反應(OER)的動力學緩慢，水氧化的PEC性能遠低于實際利用水平，其主要由光生空穴控制。為了解決這個問題，已經(jīng)開發(fā)了多種策略用于提高FeVO₄的PEC性能，包括金屬離子摻雜、異質(zhì)耦合和助催化劑沉積。其中助催化劑沉積方法，具有可逆氧化還原態(tài)的(氧)氫氧化物的p型VIII金屬(Fe、Co、Ni)氧化物可以有效提高光陽極的PEC效率，但大量使用金屬離子會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的負荷。此外，助催化劑的形貌、尺寸會影響半導體的光吸收和空穴傳輸距離。因此，十分有必要探索具有無毒特性的超薄結(jié)構以提高FeVO₄的PEC性能。

氧化石墨烯(GO)是一種電子受體，可以通過促進光生電子從半導體的轉(zhuǎn)移，并作為增加表面積的基體，提高半導體光催化劑的性能。目前，大部分合成FeVO₄/GO復合材料通常需要直接加入石墨烯基材料，沒有研究通過石墨烯前驅(qū)體和FeVO₄前驅(qū)體，一步合成FeVO₄/GO復合材料。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種納米片F(xiàn)eVO₄/GO復合材料的制備方法，該方法通過設計低共熔溶劑的組成，將設計的低共熔溶劑通過一步熱解氧化制備了納米片F(xiàn)eVO₄/GO復合材料，制備工藝簡單，條件溫和，制備成本低，可工業(yè)化生產(chǎn)，且對環(huán)境無污染，得到的FeVO₄/GO復合材料具有優(yōu)異的光催化OER性能。

第一方面，本發(fā)明保護一種FeVO₄/GO復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將氯化鐵、氯化釩和尿素混合制成低共熔溶劑(DESs)；

2)將所述低共熔溶劑焙燒，得到所述FeVO₄/GO復合材料。

上述的制備方法，步驟1)中，所述氯化鐵、所述氯化釩和所述尿素的比例可為任一形成DESs的比例，所述氯化鐵、所述氯化釩和所述尿素的摩爾比可為1：(0.2～0.5)：10，具體可為1：0.2：10或1：0.5：10。

所述氯化鐵具體可以氯化鐵或其水合物的形式添加，如FeCl₃·6H₂O；

所述氯化釩具體可為三氯化釩或五氯化釩，如VCl₃；

所述混合在40～90℃下進行，如70℃。

所述混合在攪拌條件下進行，至形成均一的溶液。