[发明专利]具有可见光光电催化效应的三元氧化物薄膜结构的制备方法

摘要

本发明涉及一类具有可见光光电催化效应的三元氧化物薄膜结构的制备方法，该薄膜结构以简单的溶胶-凝胶工艺制备合成，成本低廉，性能稳定，具有产业化可行性，属于无机非金属材料及催化剂的制备技术领域；工艺过程可简述为：采用溶胶-凝胶工艺配制三元氧化物BiFeO₃(BFO)溶胶，在FTO(掺F的SnO₂)导电玻璃上经由涂覆、热处理等流程后，制备得到BFO/FTO玻璃结构材料，该材料在可见光照射下具有良好的光电催化效应。本发明具有工艺简单、实施方便、周期短、成本低、制得的材料稳定等优点，可应用于水污染处理、太阳能电池和光电传感器等领域，有较高的产业化操作性。

主权项

一种具有可见光光电催化效应的三元氧化物薄膜结构的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a. FTO导电玻璃衬底的预处理：    首先用丙酮轻轻擦洗衬底表面，再经过丙酮、无水乙醇3次超声振荡，每次至少5分钟，最后用去离子水超声15分钟，烘干备用；b. 铁酸铋(BiFeO₃，简写为BFO)溶胶的制备：    首先用分析天平称取一定量的五水合硝酸铋置于圆底烧瓶中，加入适量乙二醇甲醚后将圆底烧瓶放在磁力搅拌器上搅拌，待五水合硝酸铋充分溶解于乙二醇甲醚后，用移液管加入一定比例的冰醋酸继续搅拌；其次按照五水合硝酸铋：九水合硝酸铁=1.02:1的摩尔比例称取九水合硝酸铁置于另一圆底烧瓶中，加入适量乙二醇甲醚，待充分溶解后用移液管量取与上述操作等量的冰醋酸加入上述混合物中，加入冰醋酸的总量与九水合硝酸铁的摩尔比为1:1；然后将两圆底烧瓶中的溶液混合，于60⁰C油浴半小时，目的是加速水解；最后常温继续搅拌3小时，即得到所需浓度的铁酸铋(BiFeO₃)溶胶，静置24‑48h后使用；c. BFO溶胶涂覆在FTO上并进行退火处理：   使用SC‑1B型台式匀胶机将制备的前驱体溶胶以2000转/分钟，5秒；4000转/分钟，25秒的速率将b中的溶胶涂覆在FTO(掺F的SnO₂)导电玻璃上，然后在BP‑2B型烘胶台上于240⁰C下烘干，接着在KG‑2‑ZE型快速光热炉中分两段预结晶，300⁰C 下2分钟、500⁰C下5分钟；得到一层薄膜；重复以上过程，得到一定厚度的薄膜，最后将上述薄膜在马弗炉中600⁰C退火1小时使其进一步晶化；最终得到BFO/FTO三元氧化物薄膜结构催化剂。