[发明专利]一种BiVO4

说明书

本发明提供了一种BiVO₄/MnOOH薄膜电极的制备方法，属于防腐材料技术领域。本发明所得BiVO₄/MnOOH薄膜电极能够吸收可见光，有效拓宽了光阳能光谱的吸收范围；MnOOH的负载加速了开路电位下BiVO₄电极表面的空穴转移速度，降低了载流子的复合速率，用于光生阴极防腐时，能够大幅增加光生电子向阴极金属材料的注入效率，有效促进阴极金属材料自腐蚀电位的负移，从而增强了阴极金属材料在含氯环境下的抗腐蚀能力。同时，MnOOH的负载避免了BiVO₄光电极与溶液的直接接触，避免了BiVO₄的化学腐蚀，进而提高了BiVO₄/MnOOH薄膜电极的稳定性。

技术领域

本发明涉及防腐材料技术领域，特别涉及一种BiVO₄/MnOOH薄膜电极及其制备方法和在光生阴极防腐中的应用。

背景技术

金属材料的腐蚀现象普遍存在于生活中，不仅造成资源的污染和浪费，而且还存在各种潜在威胁。传统的电化学防腐技术，如外加电流和牺牲阳极的阴极保护法，能通过外加能量或牺牲阳极的方法来实现金属的防腐功能，但是该方法消耗大量的电能和阳极材料，不利于产业化应用。光电化学防腐技术利用太阳能驱动半导体光阳极上的光生电子转移到金属上而达到金属腐蚀抑制作用，该技术不牺牲光阳极，成本低廉，寿命长，在未来具有重要的应用价值。

作为一种潜在的光生阴极防腐电极材料，BiVO₄不仅具有合适的带隙结构(Eg≈2.4eV)，可以在可见光驱动下驱动水氧化反应，还具有相对负的导带电位，热力学上有利于电子向保护金属的转移。但是，BiVO₄电极的电子空穴复合率较高，水氧化活性较差，导致BiVO₄光致电荷分离和转移能力较弱，难以有效驱动光生电子向保护金属的转移，限制了对金属的光生阴极防护能力。此外，BiVO₄电极稳定性较低，易发生化学腐蚀和光腐蚀。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种BiVO₄/MnOOH薄膜电极及其制备方法和在光生阴极防腐中的应用，本发明提供的BiVO₄/MnOOH薄膜电极稳定性好，具有良好的光生阴极保护性能。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种BiVO₄/MnOOH薄膜电极，包括BiVO₄薄膜基底和负载在所述BiVO₄薄膜基底表面的MnOOH层。

优选的，所述BiVO₄薄膜电极的厚度为1～300μm；所述MnOOH层的厚度为1～50μm。

本发明提供了一种BiVO₄/MnOOH薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供BiVO₄薄膜电极；

(2)以氯化锰溶液为电解液，采用三电极系统进行光电沉积，所述三电极系统中的工作电极为所述BiVO₄薄膜电极，得到BiVO₄/MnOOH薄膜电极。

优选的，所述三电极系统中的参比电极为氯化银电极，对电极为铂网电极，光源为模拟太阳光。

优选的，所述氯化锰溶液的摩尔浓度为0.1～1mol/L。

优选的，所述光电沉积为恒电流沉积，所述光电沉积的电流密度为1～50μA/cm²，沉积时间为5～60min。

优选的，所述BiVO₄薄膜电极的制备方法包括以下步骤：

(1)将可溶性铋源与柠檬酸水溶液混合，得到铋源柠檬酸混合液；