[发明专利]一种Cu-MOF/BiVO4

摘要

本发明属于纳米复合材料合成技术领域，涉及复合电极的制备，尤其涉及一种Cu‑MOF/BiVO4复合光电极的制备方法和应用。本发明首先采用电化学沉积和煅烧法在FTO基底上制备出蠕虫状结构的BiVO₄，然后再通过电化学沉积法在BiVO₄表面上可控负载一层Cu₂O，最后借助水热合成法将Cu₂O与有机配体反应，原位在BiVO₄表面引入超薄Cu‑MOF薄膜。还可将其作为工作电极应用于光电化学分解水反应。本发明通过简单可行的方法在蠕虫状结构的BiVO4表面负载超薄Cu‑MOF，可有效提高光电极的电子和空穴的分离效率，并增强其对可见光的捕获能力，最终实现一类可将太阳能‑化学能高效转换的新型复合光电极的构建，具有优秀的光电化学性能和良好的化学稳定性；本发明工艺简单，重复性好，符合环境友好要求。

主权项

1.一种Cu‑MOF/BiVO₄复合光电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A将KI溶液与Bi(NO₃)₃溶液混合，用浓硝酸调节pH为1～2为A液，以对苯醌的乙醇溶液为B液，二者混合均匀成混合液，其中所述KI、Bi(NO₃)₃与对苯醌的物质的量浓度之比为100：10：15～30，A液与B液的体积比为5：1～3；B以混合液作为电解液，外加相对于Ag/AgCl的偏压‑0.1V，在FTO基片上电沉积3～10min，然后均匀滴加0.2M乙酰丙酮氧钒的二甲亚砜(DMSO)溶液到FTO基片表面；C将FTO基片放入马弗炉中，以2℃/min的升温速率升温至300～450℃恒温2～5h，在FTO基片上得到蠕虫状结构的BiVO₄，冷却至室温后浸入1M NaOH溶液洗去煅烧后产生的五氧化二钒；D配制乳酸、五水硫酸铜的水溶液，搅拌均匀为C液；NaOH或KOH溶液为D液；将C、D液等体积混合搅拌均匀得深蓝色混合液，其中所述水：乳酸：五水硫酸铜：NaOH或KOH的质量比为40：5.8：2：2～4；E以深蓝色混合液为电解液，外加相对于Ag/AgCl的偏压‑0.4V，在步骤C所得FTO基片电沉积1～10min，即得Cu₂O/BiVO₄光电极，然后浸入1M 的KI溶液，至表面完全变白，取出得CuI/BiVO₄光电极；F将CuI/BiVO₄光电极放入乙腈配体溶液中浸泡，取出干燥得Cu‑MOF/BiVO₄复合光电极，所述配体溶液为0.035M～0.050M 4,4联吡啶的乙腈配体溶液。