[发明专利]一种溶胶凝胶法制备钨酸铋薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种溶胶凝胶法制备钨酸铋薄膜的方法。

背景技术

自20世纪70年代以来，非均相光催化技术备受关注，发展迅速，光催化技术在环境污染物治理、光解水制氢、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。

传统光催化剂二氧化钛(TiO₂)禁带宽度较大(3.2eV)，只在紫外光照射下才具有光催化活性，对太阳光的利用率不高。新型光催化剂钨酸铋(Bi₂WO₆)与TiO₂相比，Bi₂WO₆的禁带宽度较窄，具有良好的可见光响应，并且稳定性高，环境友好。1999年，Kudo等首次报道了利用Bi₂WO₆在可见光辐射下成功分解水产生H₂，之后，Zou等于2004年发现在可见光响应下Bi₂WO₆能够有效地降解氯仿和乙醛等有机污染物。目前关于Bi₂WO₆光催化技术的研究，大多为Bi₂WO₆的粉末悬浮体系对污染物的降解，分离回收比较困难，制备Bi₂WO₆薄膜光催化剂，可以克服这一缺陷，有利于实现纳米Bi₂WO₆光催化剂工业化应用。

溶胶-凝胶法(Sol-Gel法)是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成氧化物或其它化合物固体的方法。该法的主要特点是利用液体化学试剂(或将粉末试剂溶于溶剂中)溶胶为原料，而不是用传统的粉状物体，反应物在液相下均匀混合并进行反应，反应生成物是稳定的溶胶体系，经放置一段时间或加热转变为凝胶，其中含有大量液相，需借助蒸发除去液体介质，而不是机械脱水，在溶胶或凝胶状态下即可成型为所需制品，在低于传统烧成温度下烧结。

薄膜制备方法很多，主要可分为两大类，(1)物理方法，如蒸镀法，溅射法等；(2)化学方法，如化学气相沉积法(CVD)，喷雾热解法，溶胶-凝胶法等。其中溶胶-凝胶法与其它方法相比，有如下特点：

(1)工艺设备简单，无需真空条件或真空昂贵设备。

(2)工艺过程温度低，这对于制备含有易挥发组分或在高温下易发生相分离的多元系来说尤其重要。

(3)可以大面积在各种不同形状、不同材料的基底上制备薄膜，甚至可以在粉末材料的颗粒表面制备一层包覆膜。

(4)易制得均匀多组分氧化物膜，易于定量掺杂，可以有效地控制薄膜成分及微观结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溶胶凝胶法制备钨酸铋薄膜方法，将Bi₂WO₆薄膜负载于FTO基片上，制备工艺设备简单，工艺过程温度低，周期短，成膜均匀致密。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种溶胶凝胶法制备钨酸铋薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1：选用FTO/glass基片为基底，将切割好的FTO基片超声波清洗干净；

步骤2：将洁净的FTO基片置于紫外光照射仪中照射；

步骤3：按摩尔比1：2.1称取Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O，将Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O分别溶于乙二醇，并分别于80℃和室温磁力搅拌使Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O溶解，形成溶液A和B，然后将溶液A加入到B中，加入络合剂柠檬酸和稳定剂乙酰丙酮，继续搅拌使原料混合均匀，得到稳定的Bi₂WO₆前驱体；

步骤4：将步骤2处理后的FTO基片置于前躯体中，采用浸渍提拉法制备薄膜；

步骤5：最后将制备的薄膜置于热处理炉中，在450～500℃的高温下保温100～120min，即得钨酸铋薄膜。