[发明专利]氮掺杂碳点修饰三氧化钨复合光电极及其制备方法、和在光电催化分解水中的应用

摘要

本发明公开了一种三氧化钨复合光电极及其制备方法，包括以下步骤：先在导电玻璃上生成三氧化钨薄膜，得到基片，再将基片经水热、退火处理制得三氧化钨纳米片光电极，然后制备氮掺杂碳点溶液，在三氧化钨纳米片光电极上采用浸渍组装法修饰氮掺杂碳点；本发明还公开了该复合光电极在光电催化分解水中的应用。本发明制得的NCDs/WO₃光电极的导电性和光生载流子的转移效率得到改善，有效地提高复合光电极的导电性，也可以降低三氧化钨表面电荷复合严重的问题，从而提高三氧化钨的光电催化效率，最终提高了该复合光电极光电催化分解水的效率。

主权项

1.一种氮掺杂碳点修饰三氧化钨复合光电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将钨酸和聚乙烯醇加入过氧化氢溶液中，搅拌至形成均匀溶液，得到种子层溶液；将种子层溶液采用旋涂法涂覆于导电玻璃上，再将经过涂覆的导电玻璃升温至450~550℃，保温1.5~3小时后，冷却至室温，得到基片；其中，过氧化氢溶液中钨酸的加入量为70~80 g/L、聚乙烯醇的加入量为20~40 g/L；（2）将钨酸的过氧化氢溶液、草酸、尿素、盐酸加入乙腈中，搅拌至形成均匀溶液，得到水热反应液；将步骤（1）所得基片置于水热反应液中，于160~200℃水热反应1~6小时，冷却至室温后取出，经洗涤、干燥，再于450~550℃保温1.5~3小时后，冷却至室温，得到三氧化钨纳米片光电极；其中，钨酸、草酸、尿素、HCl及乙腈的摩尔比为（6~9）:（10~20）:（15~25）:（100~200）:（1×10⁴~1.5×10⁴）；（3）将尿素通过煅烧得到氮化碳，将氮化碳与乙二胺混合均匀，在80℃的条件下回流10~15小时后，调节溶液pH至呈中性，经过透析，得到氮掺杂碳点溶液；（4）将步骤（2）所得三氧化钨纳米片光电极置于步骤（3）所得氮掺杂碳点溶液中，浸泡10~80分钟后，取出并干燥，即得；步骤（1）中所述导电玻璃为氟掺杂氧化锡导电玻璃，厚度为2.2mm，电阻为14 Ω，透光率为90%；所述步骤（3）中氮化碳与乙二胺混合所形成的混合液中氮化碳的浓度为1.5~2.5 g/L；步骤（3）中所述煅烧的具体步骤是：先以3~6℃/min的速率升温至500~600℃，保温2.5~3.5小时，然后以3~6℃/min的速率冷却至室温。