[发明专利]一种钨酸锡纳米纤维光阳极材料的制备方法

说明书

本发明涉及光电极材料技术领域，尤其涉及一种钨酸锡纳米纤维光阳极材料的制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：将无机锡源、无机钨源、有机高分子聚合物和有机溶剂混合，得到纺丝液；采用静电纺丝的方式，利用所述纺丝液在FTO导电玻璃表面制备三维纳米纤维；将所述三维纳米纤维进行煅烧，得到所述SnWO₄纳米纤维光阳极材料。所述制备方法工艺路线简单，设备装置简便，纺丝成本低廉，可实现SnWO₄的批量化生产和大面积SnWO₄光电极的可控制备。制备得到的SnWO₄光电极在模拟太阳光照射下该电极可产生较为优异的光电流和较低的起始电位，使光电转化水分解效率增加，在未来清洁能源生产领域具有极强的应用前景。

技术领域

本发明涉及光电极材料技术领域，尤其涉及一种钨酸锡纳米纤维光阳极材料的制备方法。

背景技术

由于化石能源的不可再生，化石能源的大量使用可能会引起未来的能源危机，半导体光电催化技术能够利用太阳能和外加少量偏压将水分解为氢气和氧气，为解决能源问题提供了一条可行的路径。目前，TiO₂是最为常用的一种半导体光电极材料，然而由于其带隙较宽(3.0～3.2eV)，严重限制了其对太阳能的利用，导致其光电转化效率难以达到实际应用所需的10％。因此，开发具有宽光谱响应的新型半导体光电极材料对推动光电催化技术的应用具有重要的科学意义。

钨酸锡(SnWO₄)是一种三元金属氧化物材料，属于n型半导体，其带隙在1.64～2.1eV范围内，远低于TiO₂的带隙，可吸收波长750nm以下的太阳光，有望成为一种性能优异的光电极材料。在模拟太阳光照射下，其理论光电流密度可以高达24.4mA·cm^-2，水分解的起偏压电位坐落在-0.14到0.05V范围内，优于绝大多数半导体。因此，将SnWO₄电极材料应用于光电催化水分解领域，具有重要的科学和应用前景。目前SnWO₄光电极材料的合成主要采用水热法、磁控溅射法和脉冲激光沉积法等，其中水热法反应时间较长，且难以在FTO导电玻璃表面成批制膜。磁控溅射法和脉冲激光沉积法虽能实现SnWO₄在导电基底的大批量生产，但是所需设备价格昂贵。因此，SnWO₄光电极薄膜的批量化、低成本制备方法依然不成熟，值得进一步深入开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨酸锡纳米纤维光阳极材料的制备方法及应用。所述制备方法过程简单、所需设备价格低廉，且能实现批量化生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种SnWO₄纳米纤维光阳极材料的制备方法，包括以下步骤：

将无机锡源、无机钨源、有机高分子聚合物和有机溶剂混合，得到纺丝液；

采用静电纺丝的方式，利用所述纺丝液在FTO导电玻璃表面制备三维纳米纤维；

将所述三维纳米纤维进行煅烧，得到所述SnWO₄纳米纤维光阳极材料。

优选的，所述无机锡源为氯化锡或硝酸锡；

所述无机钨源为氯化钨、钨酸铵或钨酸钠。

优选的，所述无机锡源与无机钨源的摩尔比为1:1；

所述纺丝液中无机锡源的浓度为(0.01～0.5)mol/L。

优选的，所述有机高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯腈。

优选的，所述纺丝液中有机高分子聚合物的质量百分含量为10～50％。

优选的，进行所述静电纺丝前，还包括在FTO导电玻璃表面涂覆聚乙烯醇溶液。