[发明专利]一种通过不同钴基咪唑负载以提高金属氧化物半导体电极材料光电化学性能的方法

说明书

本发明公开了钴基咪唑包覆的α‑Fe₂O₃光阳极材料及其制备方法。本发明以导电玻璃为基底制备α‑Fe₂O₃并在其表面负载钴基咪唑从而形成包覆层，合成具有较高光电化学性能的复合光电极材料Co‑MIm@Sn‑Fe₂O₃和Co‑EIm@Sn‑Fe₂O₃。所述电极材料包括基底、α‑Fe₂O₃和钴基咪唑包覆层。所述钴基咪唑包覆的氧化铁，能够显著改善电极材料的光电化学性能，可应用于太阳能光伏电池制备、光电化学传感器构建以及光电催化水分解制氢等领域。

本发明属于绿色能源技术领域，涉及一种通过不同钴基咪唑负载金属氧化物形成包覆层，进而提高金属氧化物半导体电极材料光电化学性能的方法。所制备的金属氧化物半导体薄膜电极材料具有较好的光电化学性能，可应用于光电化学传感器构建以及光电化学分解水、光电催化降解有机污染物等领域。

背景技术

太阳能是一种清洁、高效、可再生的新能源，高效利用太阳能是解决当前能源短缺和环境问题的有效途径之一。光电化学分解水技术可以利用半导体的光电性能，将太阳能转化为清洁的氢能，是高效利用太阳能的前沿领域之一。设计和开发廉价、高效、稳定的半导体光电极材料是光电化学分解水技术的关键。

金属氧化物半导体因性质稳定、来源丰富、成本低廉且无毒性等优点引起了人们的格外关注，在太阳能光伏电池、光电化学传感器、光催化分解水制氢等领域有广泛的应用前景。然而，金属氧化物半导体通常有几个主要不足：电导率差，电荷复合快，反应动力学差等，这使其实际光电流远低于理论光电流。改善金属氧化物半导体光电化学性能的方法可大致分为以下四种：(1)形貌控制；(2)元素掺杂；(3)构筑异质结；(4)表面修饰改性。其中表面修饰改性被认为是非常易行且有效的方法之一，而表面修饰贵金属助催化剂是最常见的手段，但贵金属的高成本限制了其产业化应用。

综上可知，研发一种成本低、方法简单的提高金属氧化物半导体电极材料光电化学性能的合成方法，具有重要的科学意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过负载不同钴基咪唑形成包覆层从而提高金属氧化物半导体电极材料光电化学性能的方法，具有成本低，制备简单的优点，且所得电极材料具有较好的微观结构和光电化学性能。

本发明的目的

本发明的目的在于提供一种通过负载不同钴基咪唑形成包覆层从而提高金属氧化物半导体电极材料光电化学性能的方法。

本发明的技术方案

1.一种通过负载不同钴基咪唑形成包覆层从而提高金属氧化物半导体电极材料光电化学性能的方法，其特征是：

以FTO玻璃为导电基底，在导电玻璃表面通过水热法生长氧化铁前驱体并在高温下煅烧合成氧化铁纳米棒，利用浸渍法将钴基咪唑沉积在氧化铁纳米棒上，然后真空干燥，得到钴基咪唑包覆的氧化铁，分别为钴基2-甲基咪唑(Co-MIm)包覆的氧化铁，即Co-MIm@Sn-Fe₂O₃和钴基1-乙基咪唑(Co-EIm)包覆的氧化铁，即Co-EIm@Sn-Fe₂O₃，具体包括如下步骤：

(1)配制羟基氧化铁的前驱体溶液，搅拌分散均匀。使用1M的HCl溶液调整其pH值为1.5。

(2)将FTO玻璃依次用自来水、超纯水、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗干净，将其放置于聚四氟乙烯内胆水热反应釜中，将步骤(1)所得的前驱体溶液加入到水热反应釜中，然后在85-105℃反应。

(3)步骤(2)水热反应完成后，自然冷却到室温，将FTO玻璃用去离子水和乙醇分别清洗干净，然后放置于鼓风干燥箱中60-80℃下干燥20-60min。