[发明专利]一种高性能P:Fe2

说明书

本发明公开一种具有较高光电化学性能的P:Fe₂O₃/FeOOH新型复合材料制备及其制备方法。将一定摩尔的FeCl₃·6H₂O和NaNO₃溶于去离子水中，通过水热法将前驱FeOOH生在FTO上。将其浸渍在含有K₂HPO₄的溶液中进而磷元素掺杂入前驱体内。经过退火转变为磷掺杂的三氧化二铁。再将其浸入加热的FeOOH的溶液内。取出烘干。得到磷掺杂三氧化二铁复合羟基氧化铁的新型复合材料。用本方法制备的复合材料，其磷元素能提供更多载流电子，复合的催化剂也能加快促进水氧化。因此能非常有效的提升其光电化学性能。

技术领域

本发明属于光电化学技术领域，具体涉及一种P:Fe₂O₃/FeOOH光阳极纳米复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

目前，世界能源需求的绝大部分来自化石燃料，最终导致化石能源缺乏。最近，太阳能获得了很多关注，因为它是地球上最大的可持续能源。太阳能驱动的水分解与光电化学(PEC) 反应是清洁燃料氢生产的有效方法。半导体光电极是PEC的主要成分之一。赤铁矿(Fe₂O₃) 是广泛使用的光阳极材料之一，因为其具有良好的光学带隙，足够的正价位用于水氧化，在碱性电解液中具有突出的化学稳定性。但Fe₂O₃的导电性差，载流子浓度低，光生载流子的寿命短(＜12s)，光生空穴扩散距离短(＜4nm)，导致其光生载流子的复合速率较高，使得 Fe₂O₃的实际光电性能远低于理论值。因此如何提高Fe₂O₃的光电性能显得尤为必要。

目前提升Fe₂O₃光电性能的方法主要有：(1)元素掺杂：通过参杂Pt，P，Ti等元素，改善其导电性能，促进光生载流子的利用，从而提升材料的光电制氢效率。(2)表面处理：通过在Fe₂O₃表面负载析氧助催化剂如(FeOOH，MnO₂)可以加速材料表面的析氧反应，进而促进光生载流子的利用率，提其光电流。而Fe₂O₃在P掺杂与FeOOH为氧助催化剂共同作用下的是否能够发挥协同效应提升其性能的发明方法还未报道。

发明内容

为了克服上述三氧化二铁光电极中的缺点和不足，本发明目的是提供一种高性能光电材料P:Fe₂O₃/FeOOH复合材料制备方法，通过P掺杂提升电子浓度，通过沉积FeOOH对磷掺杂的Fe₂O₃进行表面修饰，促进光生空穴从电极到电解液的转移，降低表面的电荷复合，从而提高其光电性能。

本发明制备方法简单、操作方便、条件温和、有利于大规模制备。

本发明采用的技术方案是：一种高性能P:Fe2O3/FeOOH复合光电极，制备方法包括如下步骤：

1)用水热法将Fe₂O₃的前驱体生长在FTO上；

2)将步骤1)的到的前驱体样品浸渍在K₂HPO₄溶液中，制备出P:FeOOH；

3)将步骤2)得到的P:FeOOH进行退火，得到P:Fe₂O₃；

4)将步骤3)的到P:Fe₂O₃浸泡FeOOH溶液中，得到新型P:Fe₂O₃/FeOOH复合型薄膜。