[发明专利]一种复合薄膜光阳极及其制备方法

说明书

本申请公开了一种复合薄膜光阳极及其制备方法，包括将WO₃溶胶旋涂在基底上制备WO₃凝胶薄膜；在WO₃凝胶薄膜上滴上Ni(NO₃)₂溶液，生成一层NiWO₄薄膜；在NiWO₄薄膜上旋涂BiVO₄溶胶，得到BiVO₄凝胶薄膜。上述光阳极具有呈阶梯状分布的能带位置，有利于光生载流子的分离和迁移，能增大复合薄膜与反应液的接触面积，缩短光生载流子的传输距离，且相对于单一的WO₃薄膜、NiWO₄/WO₃和BiVO₄/WO₃，这种复合薄膜具有更宽的可见光吸收范围和更高的光吸收系数。

技术领域

本发明属于光解水制氢技术领域，特别是涉及一种复合薄膜光阳极及其制备方法。

背景技术

利用太阳能光解水制备氢气被认为是解决全球能源危机和环境污染问题的新途径。1972年，Fujishima和Honda用TiO₂作为光电极，电化学光解水制备氢气。此后，更多的氧化物半导体被开发出来。WO₃的禁带宽度为2.5至2.8eV，理论上能够吸收波长为420至500nm的可见光，且在水溶液中、光照下具有良好的稳定性，因此WO₃在太阳能转换、光解水降解有毒污染物、电致变色和光催化及光解水等领域得到广泛研究。但是，单一的WO₃薄膜光电极，其光生载流子会高度复合，且具有相对较宽的禁带宽度，这就限制了其在光解水领域的实际应用。

复合异质结能够利用两种半导体间的能级差，有效地促进光生载流子的分离、转移和传递，从而提高光催化效率。目前，两种半导体薄膜的复合的例子如TiO₂/WO₃，α-Fe₂O₃/WO₃，BiVO₄/WO₃等复合薄膜结构，对于两种以上的半导体复合薄膜报道很少。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种复合薄膜光阳极及其制备方法，具有呈阶梯状分布的能带位置，更有利于光生载流子的分离和迁移，且能够增大复合薄膜与反应液的接触面积，缩短光生载流子的传输距离。

本发明提供的一种复合薄膜光阳极的制备方法，包括：

将WO₃溶胶旋涂在基底上，制备WO₃凝胶薄膜；

对所述WO₃凝胶薄膜以第一预设温度干燥第一预设时间、以第二预设温度保温第二预设时间，然后清洗和再次干燥；

在所述WO₃凝胶薄膜上滴上Ni(NO₃)₂溶液，生成一层NiWO₄薄膜；

以所述第一预设温度干燥所述第一预设时间、以所述第二预设温度保温所述第二预设时间，然后清洗和再次干燥；

在所述NiWO₄薄膜上，旋涂BiVO₄溶胶，得到BiVO₄凝胶薄膜；

以所述第一预设温度干燥所述第一预设时间、以所述第二预设温度保温所述第二预设时间，然后清洗和再次干燥。

优选的，在上述复合薄膜光阳极的制备方法中，

在所述将WO₃溶胶旋涂在基底上之前，还包括：

制备WO₃溶胶和BiVO₄溶胶。

优选的，在上述复合薄膜光阳极的制备方法中，