[发明专利]具有普适性的Au修饰氧化物半导体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料的合成技术领域，具体涉及一种具有普适性的Au修饰氧化物半导体的制备方法。

背景技术

氧化物半导体材料由于其原料来源广泛、价格低廉、在水溶液中稳定性好被广泛用于光催化、光电催化和传感器等领域。尤其是TiO₂、ZnO等二元氧化物合成方法简单、成本低廉、易于大范围推广使用，被广泛用于光催化降解污染物、光催化水分解和光电催化水分解等领域。但是，这里氧化物带隙比较宽，主要利用太阳光谱中的紫外光部分，对于可见以及近红外光的利用率还比较低。

为了提高氧化物对入射光的捕获能力，通常利用元素掺杂、窄带隙半导体敏化、染料敏化和等离子共振金属修饰等方法。其中等离子共振金属修饰通常利用Au、Ag等贵金属修饰在氧化物表面，利用金属的局域场增强效应、热电子注入效应提高对入射光的吸收和光生电荷的传输、分离效率。此外，贵金属在水溶液中具有良好的稳定性，因此等离子金属修饰的金属氧化物的稳定性也有一定提高。尺寸在20~50nm的Au纳米颗粒的表面等离子共振波长在540nm左右，Au修饰可以显著提高氧化物在可见光区的吸收，而且Au在水溶液中具有良好的稳定性。所以在氧化物表面修饰Au纳米颗粒不仅能提高氧化物的光催化和光电催化性能，还可以提高催化剂的稳定性。

公开号为CN103872174A的专利公开了一种Au修饰TiO₂纳米棒阵列光阳极的制备方法，该方法采用电沉积的方法在TiO₂表面生长Au纳米颗粒。这种方法不适于大范围推广且不具有普适性，因此寻找一种具有普适性的在氧化物半导体表面生长Au纳米颗粒的方法是非常必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种操作简单且成本低廉的具有普适性的Au修饰氧化物半导体的制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，具有普适性的Au修饰氧化物半导体的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将HAuCl₄溶于无水乙醇，再加入聚乙烯吡咯烷酮并搅拌均匀得到混合溶液，混合溶液中HAuCl₄的摩尔浓度为0.01~0.1mmol/L，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为2g/L；（2）将氧化物半导体浸入步骤（1）得到的混合溶液中，在紫外光下照射10-30分钟，然后将样品取出清洗并自然晾干得到Au修饰氧化物半导体。

进一步限定，所述的氧化物半导体为TiO₂、ZnO、WO₃、Fe₂O₃或BiVO₄。

本发明利用原位光还原法合成Au修饰氧化物半导体，不仅操作简单，而且具有普适性。

附图说明

图1是WO₃纳米棒阵列和Au修饰WO₃纳米棒阵列的场发射扫描电镜图，其中（a）为WO₃纳米棒阵列，（b）为Au修饰WO₃纳米棒阵列。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

（1）将HAuCl₄溶于无水乙醇，再加入聚乙烯吡咯烷酮并搅拌均匀得到混合溶液，混合溶液中HAuCl₄的摩尔浓度为0.01mmol/L，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为2g/L；

（2）将氧化物半导体WO₃浸入步骤（1）得到的混合溶液中，在紫外光下照射30分钟，然后将样品取出清洗并自然晾干得到Au修饰WO₃纳米棒阵列。

图1是WO₃纳米棒阵列和Au修饰WO₃纳米棒阵列的场发射扫描电镜图，其中（a）为WO₃纳米棒阵列，（b）为Au修饰WO₃纳米棒阵列。图1（a）中WO₃纳米棒阵列表面光滑，而图1（b）中WO₃纳米棒变的粗糙，表示Au纳米颗粒分散在WO₃纳米棒阵列表面。

实施例2