[发明专利]一种Ag纳米颗粒修饰的MgFe2

说明书

本发明公开一种Ag纳米颗粒修饰的MgFe₂O₄纳米棒复合薄膜的制备方法。本发明包括以下步骤：首先，采用水热法在FTO上制备MgFe₂O₄种子层，经热处理和刻蚀制备得到纯MgFe₂O₄薄膜。然后，采用水浴生长法在MgFe₂O₄薄膜上沉积Ag纳米颗粒，制备得到MgFe₂O₄/Ag复合薄膜。本发明所制备的MgFe₂O₄/Ag复合薄膜可作为光电阳极，其光电流密度较纯MgFe₂O₄薄膜有明显提高。本发明提供的制备方法简单、环保、制备成本低、光电催化性能良好。

技术领域

本发明属于光电催化材料技术领域，具体涉及一种Ag纳米颗粒修饰的MgFe₂O₄纳米棒复合薄膜的制备方法。

背景技术

随着人类社会经济的发展和生活水平的提高，人类对能源的消耗持续升高，随之产生的环境污染日益严重，能源短缺和环境污染问题越来越引起人们的关注。解决当前严峻的能源短缺和环境污染问题，对提高人们的生活水平和未来的发展具有重要的意义。在众多新型清洁能源中，氢能的燃烧热值高、无毒、无污染，因此，氢能的开发成为能源领域的研究热点。在诸多制氢的方法中，光电化学分解水制氢是利用太阳能解决能源危机最有潜力的技术之一。1972年，两位日本学者Fujishima和Honda发现了TiO₂在光照下分解水产生氢气的实验现象，以此为契机，开创了利用半导体材料作为光电极进行光电化学分解水制氢的先河。然而要实现有效的光电催化分解水制氢，光电极材料要对太阳光有着广泛的响应；光电极材料的光生载流子能够快速分离和传输；光电极材料在电解液里具有持久良好的稳定性。尖晶石型MgFe₂O₄的光学带隙为2.4eV，对太阳光的吸收范围较广，化学性质稳定。其次，MgFe₂O₄的制备方法较多、制备所需原料储量丰富、成本低廉，这些使得MgFe₂O₄在光电催化领域颇有前景。但随着对其研究的深入展开，研究者发现了如光生载流子浓度较低的问题。在诸多改性方法中，可利用表面等离子共振(SPR)效应来提高MgFe₂O₄的载流子浓度。沉积Ag纳米颗粒，当光的波长大于Ag纳米粒子的尺寸，导带电子通过与电场的相互作用产生相干振荡。共振光子被银纳米粒子吸收，产生高能热电子，并产生局部电场。局部电场有利于电子空穴对的分离。与此同时，热电子注入到MgFe₂O₄的导带中，有利于电子在导带中的积累，增加电子的浓度。因此，可以在MgFe₂O₄上沉积Ag纳米颗粒来改善MgFe₂O₄电子浓度较低的缺点。

目前，MgFe₂O₄在光电催化领域的研究较少，针对其电子浓度较低的改性研究更是鲜有报道。因此，关于Ag纳米颗粒修饰的MgFe₂O₄纳米棒复合薄膜的制备用于光电催化分解水是一个值得研究的课题。

发明内容

本发明针对MgFe₂O₄电子浓度较低的问题，提供一种Ag纳米颗粒修饰的MgFe₂O₄纳米棒复合薄膜的制备方法，可达到制备方法简单、环保、制备成本低、光电催化性能良好的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Ag纳米颗粒修饰的MgFe₂O₄纳米棒复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备MgFe₂O₄薄膜