一种利用纳米粒子溶液旋涂制备钒酸铋光电阳极的方法与流程

本发明涉及钒酸铋光电阳极制备技术领域，特别涉及一种利用纳米粒子溶液旋涂制备钒酸铋光电阳极的方法。

背景技术：

随着化石能源的不断消耗与人类日益增大的能源需求，迫切需要开发各类新型能源。将太阳能转换成氢能的光电化学(pec)水分解是一种简单、低成本且有效的太阳能利用方法。pec设备通常包括两个光电电极，一个光电阳极和一个光电阴极。在光照和偏压下，光生电子和空穴可以分离并参与两个电极上水的氧化和还原过程。因此，光电极的质量直接影响pec器件的性能。由于在光电阳极上发生的氧化反应比在光电阴极上发生的还原反应更困难，因此针对光电阳极材料展开了大量的研究。

钒酸铋(bivo4)具有优异的光催化活性，已被广泛用作pec光电阳极材料。根据带隙计算，bivo4光电阳极在标准太阳光(am1.5g)光照下的理论最大光电流密度可以达到7.5毫安每平方厘米。目前，bivo4光电阳极的制备通常采用两种方法，包括电化学方法和金属有机分解方法。电化学方法需要先在基底上通过电化学沉积过程得到碘氧化铋片状结构，然后再与乙酰丙酮氧钒进行离子交换反应，得到钒酸铋光电阳极，这种方法操作繁琐，而且得到的光电阳极通常反射率高、透过率低，不利于实际应用。金属有机分解法是将铋和钒的前驱体直接混合旋涂到基底上并进一步退火得到钒酸铋光电阳极，该方法虽然操作简便，光电阳极的透过率也有所提高，但是前驱体中的钒源(通常为乙酰丙酮氧钒)在退火过程中存在挥发或升华的可能，导致产物不纯，进而影响光电阳极的催化性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的在于提供一种利用纳米粒子溶液旋涂制备钒酸铋光电阳极的方法。由本发明提供的方法制备得到的钒酸铋光电阳极具有低的反射率和高的透过率，且钒酸铋的纯度高，所得钒酸铋光电阳极光催化性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种利用纳米粒子溶液旋涂制备钒酸铋光电阳极的方法，包括以下步骤：

(1)将硝酸铋与油酸、油胺和非极性溶剂混合，在氮气气氛和170～175℃条件下反应，得到油酸铋和油胺铋的混合溶液；所述非极性溶剂为十八烯、二苄醚或液体石蜡；所述硝酸铋、油酸和油胺的用量比为1mmol:1～3ml:1～3ml；

(2)将所述油酸铋和油胺铋的混合溶液冷却至130～140℃，然后与偏钒酸铵和仲钼酸铵的混合水溶液混合，在90～100℃条件下反应，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子；

(3)将所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶于氯苯中，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液；

(4)将所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液旋涂在fto导电玻璃表面，干燥后，将所得fto导电玻璃涂层进行退火处理，得到钒酸铋光电阳极。

优选地，所述步骤(2)中偏钒酸铵和仲钼酸铵与步骤(1)中的硝酸铋的摩尔比为1～2:0～0.0058:1。

优选地，所述步骤(2)中反应后，还包括对所得反应液进行纯化；所述纯化包括以下步骤：

(a)将步骤(2)所得反应液冷却至室温，然后向反应液中加入乙醇，静置分层，得到上层有机相和下层水相，除去下层水相；

(b)在所述有机相中加入丙酮，然后进行第一离心，得到第一沉淀物；

(c)在所述第一沉淀物中依次加入氯仿和乙醇，然后进行第二离心，得到的第二沉淀物为钼掺杂钒酸铋纳米粒子。

优选地，所述步骤(3)中钒酸铋纳米粒子的平均粒径为6nm；所述钒酸铋纳米粒子溶液的浓度为100～200μg/ml。

优选地，所述步骤(4)中旋涂的转速为1000～4000r/min，旋涂的次数为1～3次，每次旋涂的时间为20～60s，每次旋涂后均对湿涂层进行干燥。

优选地，所述步骤(4)中干燥的温度为400℃，干燥的时间为2～10min。

优选地，所述步骤(4)中退火处理的方法为：将fto导电玻璃涂层以50℃/min的升温速率升温至550℃，进行第一保温；然后将第一保温后冷却至室温的fto导电玻璃涂层以10℃/min的升温速率升温至400～500℃，进行第二保温；再将第二保温后冷却至室温的fto导电玻璃涂层以10℃/min的升温速率升温至300～400℃，进行第三保温；

所述第一保温的时间为30～90min，所述第二保温的时间为60～150min，所述第三保温的时间为30～120min，所述第三保温在氮气气氛中进行。

优选地，所述步骤(4)在退火处理后，还包括：

将退火后的fto导电玻璃涂层浸泡在氯化钴的磷酸缓冲溶液中，然后用am1.5标准太阳光对浸泡在氯化钴的磷酸缓冲溶液中的fto导电玻璃涂层进行光照。

优选地，所述氯化钴的磷酸缓冲溶液中氯化钴的浓度为0.1～0.5mmol/l，磷酸根的浓度为0.1mol/l；所述氯化钴的磷酸缓冲溶液的ph值为7.2。

优选地，所述光照的时间为10～30min。

本发明提供了一种利用纳米粒子溶液旋涂制备钒酸铋光电阳极的方法，包括以下步骤：(1)将硝酸铋与油酸、油胺和非极性溶剂混合，在氮气气氛和170～175℃条件下反应，得到油酸铋和油胺铋的混合溶液；所述非极性溶剂为十八烯、二苄醚或液体石蜡；(2)将所述油酸铋和油胺铋的混合溶液冷却至130～140℃，然后与偏钒酸铵和仲钼酸铵的混合水溶液混合，在90～100℃条件下反应，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子；(3)将所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶于氯苯中，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液；(4)将所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液旋涂在fto导电玻璃表面，干燥后，将所得fto导电玻璃涂层进行退火处理，得到钒酸铋光电阳极。本发明先合成钒酸铋纳米粒子溶液，然后将钒酸铋纳米粒子溶液旋涂在fto导电玻璃上经退火处理，得到钒酸铋光电阳极。本发明采用旋涂的方法可以在基底上得到更加平整的钒酸铋涂层薄膜，使得到的钒酸铋光电阳极具有低的反射率和高的透过率；因为旋涂的是合成好的钒酸铋纳米粒子溶液，已经反应生成的钒酸铋中的钒不再具有挥发或升华的可能，在退火处理后可以得到纯的钒酸铋；并且旋涂的方法操作更加简便。由本发明提供的方法制备得到的钒酸铋光电阳极具有低的反射率和高的透过率，且钒酸铋的纯度高，所得钒酸铋光电阳极光催化性能优异。

实施例结果表明，由本发明方法制备的钒酸铋光电阳极透明度高，对可见光谱的反射率为20～30％，在长波长区域的透过率可以达到60～70％，在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠和氧化水的电流密度分别可达到4.15毫安每平方厘米和2.50毫安每平方厘米。

附图说明

图1是实施例1得到的钒酸铋纳米粒子的透射电镜图；

图2是实施例1得到的钒酸铋纳米粒子的xrd谱图；

图3是实施例1得到的钒酸铋光电阳极的室光照片；

图4是实施例1得到的钒酸铋光电阳极的xrd谱图；

图5是实施例1得到的钒酸铋光电阳极的扫描电镜图；

图6是实施例1得到的钒酸铋光电阳极的截面的扫描电镜图；

图7是实施例1得到的钒酸铋光电阳极的反射光谱图；

图8是实施例1得到的钒酸铋光电阳极的透过光谱图；

图9是实施例1得到的钒酸铋光电阳极的氧化亚硫酸钠和氧化水的电流密度-电压曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种利用纳米粒子溶液旋涂制备钒酸铋光电阳极的方法，包括以下步骤：

(1)将硝酸铋与油酸、油胺和非极性溶剂混合，在氮气气氛和170～175℃条件下反应，得到油酸铋和油胺铋的混合溶液；所述非极性溶剂为十八烯、二苄醚或液体石蜡；

(2)将所述油酸铋和油胺铋的混合溶液冷却至130～140℃，然后与偏钒酸铵和仲钼酸铵的水溶液混合，在90～100℃条件下反应，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子；

(3)将所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶于氯苯中，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液；

(4)将所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液旋涂在fto导电玻璃表面，干燥后，将所得fto导电玻璃涂层进行退火处理，得到钒酸铋光电阳极。

本发明将硝酸铋与油酸、油胺和非极性溶剂混合，在氮气气氛和170～175℃条件下反应，得到油酸铋和油胺铋的混合溶液；所述非极性溶剂为十八烯、二苄醚或液体石蜡。在本发明中，所述硝酸铋、油酸和油胺的用量比为1mmol:1～3ml:1～3ml，优选为1mmol:2ml:2ml；所述硝酸铋与非极性溶剂的用量比优选为1mmol:5～20ml，更优选为1mmol:10ml。本发明对所述硝酸铋、非极性溶剂、油酸和油胺的来源没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在170～175℃条件下，硝酸铋与油酸和油胺反应生成油酸铋和油胺铋，进而溶解在十八烯、二苄醚或液体石蜡这些非极性溶剂中。

得到油酸铋和油胺铋的混合溶液后，本发明将所述油酸铋和油胺铋的混合溶液冷却至130～140℃，然后与偏钒酸铵和仲钼酸铵的混合水溶液混合，在90～100℃条件下反应，得到钼掺杂的钒酸铋纳米粒子。在本发明中，所述冷却的方法优选为自然冷却。在本发明中，所述偏钒酸铵和仲钼酸铵与硝酸铋的摩尔比优选为1～2:0～0.0058:1，更优选为2:0.0029:1。在本发明中，所述偏钒酸铵和仲钼酸铵的水溶液优选采用以下方法配制：将水加热至沸腾，然后向其中加入偏钒酸铵粉末和仲钼酸铵粉末，继续加热并摇晃数分钟直至粉末完全溶解，然后冷却至室温；所述水与偏钒酸铵的用量比优选为5ml：1mmol。因偏钒酸铵和仲钼酸铵的水溶液为室温水溶液，加入到130～140℃的油酸铋和油胺铋的混合溶液中，会使混合溶液的温度迅速降到80～90℃，因此需要对混合溶液进行重新加热，使混合溶液的温度达到90～100℃的反应温度。在本发明中，所述反应的时间优选为5min。在90～100℃条件，溶液中的偏钒酸根、仲钼酸根与铋离子反应，生成钼掺杂钒酸铋纳米粒子，通过钼掺杂能够提高载流子浓度进而提高载流子迁移率，增强电极催化性能；并且，本发明使用了过量的油酸和油胺作为配体，它们的羧酸根和铵根会络合在钒酸铋纳米粒子表面，而疏水的长烷基链朝外，因此得到的钒酸铋纳米粒子在低极性油相溶剂中具有非常优秀的溶解性，能够得到完全澄清的纳米粒子溶液。

偏钒酸根、仲钼酸根与铋离子反应完成后，本发明还优选对所得反应液进行后处理；所述后处理优选包括以下步骤：

(a)将所得反应液冷却至室温，然后向反应液中加入乙醇，静置分层，得到上层有机相和下层水相，除去下层水相；

(b)在所述有机相中加入丙酮，然后进行第一离心，得到第一沉淀物；

(c)在所述第一沉淀物中依次加入氯仿和乙醇，然后进行第二离心，得到的第二沉淀物为钼掺杂钒酸铋纳米粒子。

本发明将所得反应液冷却至室温，然后向反应液中加入乙醇静置分层，得到上层有机相和下层水相。在本发明中，所述反应液与乙醇的体积比优选为1：0.5～1。在本发明中，上层有机相的主要成分为钼掺杂钒酸铋纳米粒子、十八烯(二苄醚或液体石蜡)、多余的游离油酸和油胺；下层水相的主要成分为硝酸根离子和铵根离子；除去下层水相，得到上层有机相。

得到上层有机相后，本发明在所得有机相中加入丙酮，然后进行第一离心，得到第一沉淀物。在本发明中，所述有机相与丙酮的体积比优选为1：1。在本发明中，所述丙酮优选缓慢加入，因表面络合有油酸和油胺配体的钼掺杂钒酸铋纳米粒子在丙酮这种高极性溶剂中的溶解性很差，在丙酮加入的过程中，溶液逐渐浑浊产生沉淀，通过第一离心过程将沉淀分离出来。在本发明中，所述第一离心的速度优选为6000r/min，时间优选为3min。经过第一离心后，除去上层清液，得到第一沉淀物；所述上层清液主要为丙酮、十八烯(二苄醚或液体石蜡)、多余的游离油酸和油胺，所述第一沉淀物主要为钼掺杂钒酸铋纳米粒子。

得到第一沉淀物后，本发明在所述第一沉淀物依次加入氯仿和乙醇，然后进行第二离心，得到的第二沉淀物为钼掺杂钒酸铋纳米粒子。在本发明中，所述氯仿和乙醇的体积比优选为1:1。在本发明中，在所述第一沉淀物中加入氯仿，第一沉淀物会完全溶解在氯仿中，再向所得溶液中加入乙醇，溶液出现沉淀，通过第二离心过程将沉淀分离出来。在本发明中，所述第二离心的速度优选为6000r/min，时间优选为3min。经过第二离心后，除去上层清液，得到第二沉淀物；所述上层清液主要为氯仿、乙醇、残余的十八烯(二苄醚或液体石蜡)、游离油酸和油胺。得到第二沉淀物后，本发明还优选将第二沉淀物再重复一次上述与氯仿和乙醇混合，再进行离心的操作，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子。本发明通过上述多次洗涤和离心的过程，从反应液中分离出较为纯净的钼掺杂钒酸铋纳米离子。在本发明中，所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子的平均粒径优选为6nm。

得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子后，本发明将所述钼掺杂钒酸铋纳米离子溶于氯苯中，得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液。在本发明中，所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液的浓度优选为100～200μg/ml，更优选为100～150μg/ml。在本发明中，得到钼掺杂纳米粒子后，需要立即溶于氯苯中，得到澄清的纳米粒子溶液。

得到钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液后，本发明将所述钼掺杂钒酸铋纳米粒子溶液旋涂在fto导电玻璃表面，干燥后，将所得fto导电玻璃涂层进行退火处理，得到钒酸铋光电阳极。本发明对所述fto(氟掺杂氧化锡)导电玻璃没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的fto导电玻璃即可。在本发明中，所述旋涂的转速优选为1000～4000r/min，更优选为2000～3000r/min；旋涂的次数优选为1～3次，更优选为2～3次；每次旋涂的时间优选为20～60s，更优选为30～50s；本发明对每次旋涂的溶液量没有特别的要求，能够将基底全部覆盖即可。旋涂得到的涂层薄膜并不完全干燥，直接在其表面再次旋涂溶液，溶液中的溶剂会溶解并破坏上一层涂层薄膜，因此本发明优选在每次旋涂后均对湿涂层进行干燥以快速挥发涂层薄膜中残余的溶剂；所述干燥的的温度优选为400℃，干燥的时间优选为2～10min。

干燥后，本发明将所得fto导电玻璃涂层进行退火处理。在本发明中，所述退火处理的方法优选为：将fto导电玻璃涂层以50℃/min的升温速率升温至550℃，进行第一保温；然后将第一保温后冷却至室温的fto导电玻璃涂层以10℃/min的升温速率升温至400～500℃，进行第二保温；再将第二保温后冷却至室温的fto导电玻璃涂层以10℃/min的升温速率升温至300～400℃，进行第三保温。在本发明中，所述第一保温优选在加热台上进行，所述第一保温的时间优选为30～90min，更优选为40～60min。在本发明中，所述第二保温优选在管式炉中(空气气氛下)进行，所述第二保温的的时间优选为60～150min，更优选为70～90min。在本发明中，所述第三保温优选在管式炉中进行，所述第三保温的时间优选为30～120min，更优选为90～110min，所述第三保温优选在氮气气氛中进行。退火处理的第一保温过程和第二保温过程为高温保温步骤，能够将fto导电玻璃涂层中纳米粒子表面络合的油酸和油胺配体充分去除，临近的小的纳米粒子会逐渐聚集生长为更大的晶粒，在本发明中，所述晶粒的尺寸可以达到100～200nm，大尺寸的晶粒有利于载流子传输，进而有利于提高光电阳极的催化性能；退火处理的第三保温过程是在相对低的温度下掺入少量的氮原子以提高光电阳极的性能。

退火处理后，本发明还优选将退火后的fto导电玻璃涂层浸泡在氯化钴的磷酸缓冲溶液中，然后用am1.5标准太阳光对浸泡在氯化钴的磷酸缓冲溶液中的fto导电玻璃涂层进行光照。在本发明中，所述氯化钴的磷酸缓冲溶液中氯化钴的浓度优选为0.1～0.5mmol/l，磷酸根的浓度优选为0.1mol/l；所述氯化钴的磷酸缓冲溶液的ph值优选为7.2。在本发明中，所述光照的时间优选为10～30min。本发明通过所述浸泡和光照的过程，能够在fto导电玻璃涂层表面负载磷酸钴助催化剂，有利于提高钒酸铋表面的水氧化动力学过程，因而有利于水氧化的催化性能。

浸泡和光照之后，本发明优选对负载助催化剂的fto导电玻璃涂层依次进行去离子水冲洗和干燥，得到钒酸铋光电阳极。本发明对所述干燥的温度和时间没有特别的要求，能够将水分充分去除即可。

由本发明提供的方法制备得到的钒酸铋光电阳极具有低的反射率和高的透过率，且钒酸铋的纯度高，所得钒酸铋光电阳极光催化性能优异。由本发明方法制备的钒酸铋光电阳极对可见光谱的反射率为20～30％，在长波长区域的透过率可以达到60～70％，在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠和氧化水的电流密度分别可达到4.15毫安每平方厘米和2.50毫安每平方厘米。

下面结合实施例对本发明提供的利用纳米粒子溶液旋涂制备钒酸铋光电阳极的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

(1)钒酸铋纳米粒子溶液的制备：

首先在称量瓶中加入10毫升去离子水，使用加热台加热至沸腾，然后向其中加入2毫摩尔偏钒酸铵和2.9微摩尔仲钼酸铵的粉末，继续加热并摇晃数分钟直至粉末完全溶解，将该溶液称为溶液a；

在一个三颈烧瓶中加入1毫摩尔的硝酸铋、10毫升十八烯、2毫升油酸和2毫升油氨，在氮气下将混合物加热至175摄氏度直至溶液完全澄清，将该溶液称为溶液b；

停止加热，将溶液b自然冷却，当冷却至140摄氏度时，将溶液a加入溶液b中；随后重新加热至100摄氏度保持5分钟，停止加热并冷却至室温以终止反应；

向反应后的混合物中加入10毫升乙醇并静置分层，除去下层；上层中加入10毫升丙酮，以6000转每分钟的转速离心3分钟，随后除去上清；将沉淀溶解在10毫升氯仿中，再加入10毫升乙醇，以6000转每分钟的转速离心3分钟，随后除去上清，这一步骤需要重复1次；将最后的沉淀即钒酸铋纳米粒子溶解在2毫升氯苯(浓度为100μg/ml)当中，得到钒酸铋纳米粒子溶液。

(2)钒酸铋光电阳极的制备：

(2.1)旋涂：使用钒酸铋纳米粒子的氯苯溶液在fto导电玻璃上进行旋涂，旋涂转速为2000转每分，旋涂时间为20秒；随后将其在加热台上以400摄氏度加热2分钟，然后重复旋涂过程，总旋涂次数为3次；

(2.2)退火：将fto导电玻璃涂层进行退火过程，步骤为：将fto导电玻璃涂层放在加热台上以50摄氏度每分钟的速度升高至550摄氏度，保持30分钟，冷却至室温；然后在空气氛围下，再将fto导电玻璃涂层置于管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至450摄氏度，保持90分钟，冷却至室温；之后在氮气氛围下，将管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至375摄氏度，保持120分钟，然后冷却至室温；

(2.3)表面助催化剂的沉积，步骤为：将退火后的fto导电玻璃涂层浸泡在含有0.5毫摩尔每升氯化钴和0.1摩尔每升磷酸根、ph值为7.2的磷酸缓冲溶液中，使用标准太阳光(am1.5g)作为光源光照10分钟，用去离子水充分洗涤并干燥，得到钒酸铋光电阳极。

图1和图2分别是得到的钒酸铋纳米粒子的透射电镜图和xrd谱图，由图1可知本实施例成功合成了小的钒酸铋纳米粒子，将图2与标准卡片比较后可知合成的钒酸铋纳米粒子为单斜晶型。

图3是得到的钒酸铋光电阳极的室光照片，可知钒酸铋光电阳极具有良好的透明度。

图4是得到的钒酸铋光电阳极的xrd谱图，与标准卡片比较后可知钒酸铋光电阳极为单斜晶型。

图5是得到的钒酸铋光电阳极的扫描电镜图，可知光电阳极中钒酸铋薄膜由约100～200nm的晶粒连接而成。

图6是得到的钒酸铋光电阳极的截面的扫描电镜图，可知光电阳极中钒酸铋薄膜的厚度约为306纳米。

图7是得到的钒酸铋光电阳极的反射光谱，可知钒酸铋光电阳极对可见光谱的反射率约在20～30％之间。

图8是得到的钒酸铋光电阳极的透过光谱，可知钒酸铋光电阳极在长波长区域的透过率可以达到60～70％。

对得到的钒酸铋光电阳极的光催化性能进行测试，通过所得光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠和氧化水的电流密度来衡量其光催化性能，测试方法为：使用专用的光电催化电解池，三电极体系进行催化性能测试，其中钒酸铋光电阳极为工作电极，铂电极为对电极，银/氯化银电极为参比电极，0.1摩尔每升ph值7.2的磷酸缓冲溶液(当测试氧化亚硫酸钠时，加入1摩尔每升的亚硫酸钠)作为电解液，标准太阳光(am1.5g)作为光源；保持光照在光电阳极上，使用电化学工作站测得线性伏安曲线，进一步根据光照面积(0.196平方厘米)换算为电流密度-电压曲线。图9为测得的钒酸铋光电阳极的氧化亚硫酸钠和氧化水的电流密度-电压曲线，图9中上方曲线为钒酸铋光电阳极的氧化亚硫酸钠的电流密度-电压曲线，下方曲线为钒酸铋光电阳极的氧化水的电流密度-电压曲线。由图9可知，所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠和氧化水的电流密度分别可达到4.15毫安每平方厘米和2.50毫安每平方厘米。

实施例2

采用实施例1的方案制备钒酸铋光电阳极，不同的是，本实施例中退火后的fto导电玻璃涂层不进行表面助催化剂的沉积。

最终所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠和氧化水的电流密度分别可以达到4.15毫安每平方厘米和1.61毫安每平方厘米。

实施例3

采用实施例1的方案制备钒酸铋光电阳极，不同的是本实施例的旋涂步骤为：使用钒酸铋纳米粒子的氯苯溶液进行旋涂，浓度为100μg/ml，旋涂转速为2000转每分，旋涂时间为20秒，随后将其在加热台上以400摄氏度加热2分钟，旋涂总次数为1次；并且退火后的fto导电玻璃涂层不进行表面助催化剂的沉积。

最终所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠的电流密度可以达到2.64毫安每平方厘米。

实施例4

采用实施例1的方案制备钒酸铋光电阳极，不同的是本实施例的旋涂步骤为：使用钒酸铋纳米粒子的氯苯溶液进行旋涂，浓度为100μg/ml，旋涂转速为2000转每分，旋涂时间为20秒，随后将其在加热台上以400摄氏度加热2分钟，然后重复旋涂过程，总旋涂次数为2次；并且退火后的fto导电玻璃涂层不进行表面助催化剂的沉积。

最终所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠的电流密度可以达到3.63毫安每平方厘米。

实施例5

采用实施例1的方案制备钒酸铋光电阳极，不同的是本实施例的退火步骤为：将fto导电玻璃涂层在加热台上以50摄氏度每分钟的速度升高至550摄氏度，保持30分钟，冷却至室温；然后在空气氛围下，再将fto导电玻璃涂层在管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至450摄氏度，保持90分钟，冷却至室温；之后在氮气氛围下，将管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至375摄氏度，保持120分钟，然后冷却至室温；并且退火后的fto导电玻璃涂层不进行表面助催化剂的沉积。

最终所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠的电流密度可以达到3.41毫安每平方厘米。

实施例6

采用实施例1的方案制备钒酸铋光电阳极，不同的是本实施例的退火步骤为：将fto导电玻璃涂层在加热台上以50摄氏度每分钟的速度升高至550摄氏度，保持30分钟，冷却至室温；然后在空气氛围下，再将fto导电玻璃涂层在管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至475摄氏度，保持90分钟，冷却至室温；之后在氮气氛围下，将管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至375摄氏度，保持120分钟，然后冷却至室温；并且退火后的fto导电玻璃涂层不进行表面助催化剂的沉积。

最终所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠的电流密度可以达到3.95毫安每平方厘米。

实施例7

采用实施例1的方案制备钒酸铋光电阳极，不同的是本实施例的退火步骤为：将fto导电玻璃涂层在加热台上以50摄氏度每分钟的速度升高至550摄氏度，保持30分钟，冷却至室温；然后在空气氛围下，再将fto导电玻璃涂层在管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至450摄氏度，保持60分钟，冷却至室温；之后在氮气氛围下，将管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至375摄氏度，保持120分钟，然后冷却至室温；并且退火后的fto导电玻璃涂层不进行表面助催化剂的沉积。

最终所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠的电流密度可以达到3.96毫安每平方厘米。

实施例8

采用实施例1的方案制备钒酸铋光电阳极，不同的是本实施例的退火步骤为：将fto导电玻璃涂层在加热台上以50摄氏度每分钟的速度升高至550摄氏度，保持30分钟，冷却至室温；然后在空气氛围下，再将fto导电玻璃涂层在管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至450摄氏度，保持120分钟，冷却至室温；之后在氮气氛围下，将管式炉中以10摄氏度每分钟的速度升高至375摄氏度，保持120分钟，然后冷却至室温；并且退火后的fto导电玻璃涂层不进行表面助催化剂的沉积。

最终所得钒酸铋光电阳极在相对于标准氢电极1.23v外加电压下的氧化亚硫酸钠的电流密度可以达到4.15毫安每平方厘米。

由以上实施例可以看出，由本发明提供的方法制备得到的钒酸铋光电阳极具有低的反射率和高的透过率，因旋涂的是合成好的钒酸铋纳米粒子溶液，已经反应生成的钒酸铋中的钒不再具有挥发或升华的可能，在退火处理后得到高纯度钒酸铋，所得钒酸铋光电阳极光催化性能优异。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。