[发明专利]一种钒酸铋-金属有机配合物复合光电极及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光电极技术领域，特别涉及一种钒酸铋‑金属有机配合物复合光电极及其制备方法和应用。本发明提供的钒酸铋‑金属有机配合物复合光电极，包括基底和负载在所述基底表面的BiVO₄‑金属有机配合物复合薄膜，所述BiVO₄‑金属有机配合物复合薄膜由BiVO₄‑金属有机配合物颗粒构成；所述BiVO₄‑金属有机配合物颗粒包括BiVO₄内核和包覆所述BiVO₄内核的金属有机配合物形成的外壳；所述金属有机配合物为Fe²⁺‑2,5‑二羟基对苯二甲酸络合物。本发明提供的钒酸铋‑金属有机配合物复合光电极具有结构稳定性高、光电化学性能优良且化学稳定性高的特点。

技术领域

本发明属于光电极技术领域，特别涉及一种钒酸铋-金属有机配合物复合光电极及其制备方法和应用。

背景技术

半导体光电催化水氧化能够结合光催化和电催化的优势，能够在少量偏压和太阳光照射条件下将水分解为H₂和O₂。目前，研究人员已经开发了多种用于半导体光电催化水氧化的半导体光阳极，如ZnO、Fe₂O₃、TiO₂、WO₃、CuWO₄或BiVO₄。其中，单斜结构的钒酸铋(BiVO₄)由于带隙(约为2.4eV)窄、光谱吸收范围宽而得到研究者的注意。

实现钒酸铋光电极的工业应用仍存在两个关键问题：钒酸铋的稳定性较差，在碱性溶液中易发生溶解腐蚀，光照下则易发生光腐蚀，极大地限制了其长时间的稳定性；钒酸铋/溶液界面的水氧化反应牵涉到四电子转移，该反应在动力学上极其缓慢，导致水分解的活性较弱。针对这两个问题，最常用的一种方法是在钒酸铋电极表面负载无机电催化剂，如在钒酸铋电极表面负载FeOOH、CoPi、NiFe-LDH或NiOOH，无机电催化剂的负载，可以减少钒酸铋电极与溶液的直接接触，进而减少化学腐蚀；同时，无机电催化剂的引入可以降低水氧化的活化能，提高界面电荷转移速度，进而提高水分解的活性。但是，目前存在的无机电催化剂技术方案(如ShiY,YuY,YuY,et al.Boosting Photoelectrochemical WaterOxidation Activity and Stability of Mo-Doped BiVO₄ through the UniformAssembly Coating of NiFe–Phenolic Networks[J].ACS Energy Letters,2018:acsenergylett.8b00855.)中，无机电催化剂包覆钒酸铋不均匀，容易导致溶液中的离子渗透至钒酸铋层而发生化学腐蚀，结构稳定性差，故而光电化学性能不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钒酸铋-金属有机配合物复合光电极及其制备方法，本发明提供的钒酸铋-金属有机配合物复合光电极具有结构稳定性高、光电化学性能优良且稳定性高的特点。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钒酸铋-金属有机配合物复合光电极，包括基底和负载在所述基底表面的BiVO₄-金属有机配合物复合薄膜，所述BiVO₄-金属有机配合物复合薄膜由BiVO₄-金属有机配合物颗粒构成；所述BiVO₄-金属有机配合物颗粒包括BiVO₄内核和包覆所述BiVO₄内核的金属有机配合物形成的外壳；

所述金属有机配合物为Fe²⁺-2,5-二羟基对苯二甲酸络合物。

优选的，所述金属有机配合物为无定型结构。

优选的，所述BiVO₄内核的粒径为100～200nm；所述外壳的厚度为3～100nm。