[发明专利]一种高效光电催化分解水产氧电极的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种制备高效光电催化分解水产氧电极的制备方法及应用。该方法以三维多孔钒酸铋纳米膜为基底，利用电化学沉积的方法，制备出钴铁氢氧化物/钒酸铋(CoFe‑H/BiVO₄)复合催化光电阳极。无定形催化剂CoFe‑H展现了优异的电化学催化产氧性能(Tafel值约为28 mV/decade)和良好的透光性。该方法制备的CoFe‑H/BiVO₄复合光阳极具有高质量的催化剂/半导体界面,在很大程度上增强了可见光的吸收能力，实现了光生载流子有效产生、高效利用。在100mw/cm²的模拟太阳光下，其1.23V下的光电流密度可达2.48 mA/cm²。同时，该复合光阳合成方法简单、高效、绿色环保，原料和合成成本较低，适合光电化学分解水产氧的工业应用，具有广泛的科学意义。

主权项

1.一种高效光电催化分解水产氧电极的制备方法，其特征在于：1）配制摩尔浓度为0.04mol/L Bi(NO3)3 和0.4 mol/L KI的混合溶液50mL，用浓硝酸调节溶液的pH至1.7；配制摩尔浓度为0.23mol/L的对苯醌乙醇溶液20mL，将上述两种溶液混合并剧烈搅拌;采用三电极体系在上述混合溶液中进行恒电势沉积，以铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，FTO导电玻璃片为工作电极，通过电沉积方法制备得到BiOI/FTO电极片;配制摩尔浓度为0.2 mol/L的乙酰丙酮氧钒的二甲基亚砜溶液，移取0.2 mL该溶液滴加到BiOI/FTO电极片沉积有BiOI的区域上, 并于450 ℃温度下煅烧2 h，此时电极片上为BiVO4和V2O5的混合物；配制1.0 mol/L的NaOH水溶液，将锻烧过后的电极片置于上述NaOH溶液中,搅拌30min后取出电极片，用超纯水冲洗干净，自然晾干，得到BiVO4/FTO光电极;2）将BiVO4/FTO光电极作为工作电极，Pt丝为对电极，Hg/Hg2SO4电极为参比电极，在该三电极体系中，通过电沉积的方法制备CoFe‑H/BiVO4高效光电催化电极；所述的步骤2）的电解液是浓度均为6 mmol/L的硝酸钴与硝酸铁的混合溶液；所述的电解液的体积是70 mL,所述电沉积的电压为‑1.42V vs Hg/Hg2SO4,电沉积时间是80 s。