[发明专利]一种钴酸镍/氧化镁/钒酸铋光阳极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种NiCosubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;/MgO/BiVOsubgt;4/subgt;光阳极及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：在基底材料上沉积BiVOsubgt;4/subgt;薄膜，然后通过电泳沉积法沉积MgO薄膜，依次经清洗、干燥和煅烧，制得MgO/BiVOsubgt;4/subgt;电极；旋涂NiCosubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;前驱体溶液，干燥，再于250‑350℃条件下，煅烧3.5‑4.5h，制得NiCosubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;/MgO/BiVOsubgt;4/subgt;光阳极。本发明制得的NiCosubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;/MgO/BiVOsubgt;4/subgt;光阳极在1.23V vs.RHE时，产生的最高光电流密度为4.6mA·cmsupgt;‑2/supgt;，约为NiCosubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;/BiVOsubgt;4/subgt;光阳极的1.5倍、MgO/BiVOsubgt;4/subgt;光阳极的1.7倍和BiVOsubgt;4/subgt;光阳极的2.8倍。

技术领域

本发明涉及光电化学电池制备技术领域，具体涉及一种NiCo₂O₄/MgO/BiVO₄光阳极及其制备方法。

背景技术

光电化学电池技术(PEC)是一种直接利用光能，并将其转化为化学能的新型电池技术，通常由具备光活性的光电极、电解液以及电路组成，其结构简单，广泛应用于太阳能转化领域，光电化学制氢系统，可以直接通过太阳能转化产生H₂，被认为是最有吸引力且成本效益高的生产“绿色”燃料的技术之一。BiVO₄具有带隙小、带边位置好、初始电位低、理论水分解效率高等优点，是目前最具吸引力的用于PEC分解水制氢的光阳极材料之一，理论上，在AM1.5G模拟太阳光下，BiVO₄的水氧化光电流密度在1.23Vvs.RHE时，可以达到7.5mA·cm^-2，但是，实验值远低于这个结果，这主要是因为BiVO₄的空穴传输距离短，会引起严重的电子-空穴复合，同时，BiVO₄表面的水氧化动力学也较差，难以长时间保持高效分解水。因此，BiVO₄具有良好的空穴导电性和优异的电荷转移对于光阳极的水氧化至关重要。高效析氧助催化剂(OEC)，例如Co₃O₄、FeCoO_X、NiCo₂O₄、MnCo₂O₄和ZnCo₂O₄对加速BiVO₄的空穴传输，以实现有效的水分解产生令人印象深刻的积极影响，将OEC通过电泳沉积工艺负载在BiVO₄表面后，改性BiVO₄光阳极具有优异的PEC水分解活性和优异的制氢性能，但是，OEC与BiVO₄的界面存在载流子复合或被界面缺陷俘获等问题，限制了水的分解能力。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种NiCo₂O₄/MgO/BiVO₄光阳极及其制备方法，以解决现有技术中光阳极水分解性能差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种NiCo₂O₄/MgO/BiVO₄光阳极的制备方法，包括以下步骤：

(1)在基底材料上沉积BiVO₄薄膜，制得BiVO₄电极；

(2)在步骤(1)制得的BiVO₄电极的BiVO₄薄膜上，通过电泳沉积法沉积MgO薄膜，依次经清洗、干燥和煅烧，制得MgO/BiVO₄电极；