一种用于光电催化的bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜材料的制备方法
技术领域
1.本发明属于光电催化薄膜材料制备技术领域，具体为一种用于光电催化的bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜材料的制备方法。
背景技术：
2.随着现代工业技术的不断发展，环境污染和能源短缺等问题日益严重，人们迫切需要开发可持续无污染的新能源技术，因此，将丰富的太阳能高效经济地转换为化学染料的光电催化分解水技术引起了全世界的研究兴趣。钨酸铋(bi2wo6)作为一种新型的光电阳极材料，因其具有无毒性、稳定性好、价格低廉等优势，引起了研究人员的广泛关注。此外bi2wo6作为一种简单的三元金属氧化物，由[wo4]
2-层和[bi2o2]
2+
层交替重叠而成，这种独特的层状结构会导致层与层之间形成内建电场，能够有效促进晶体内部的电荷的传输和转移。然而，由于bi2wo6的禁带宽度(～2.9ev)较大，导致可见光的响应范围较窄，以及缓慢的表面反应动力学极大地限制了bi2wo6进一步的应用。
[0003]
溴氧化铋(biobr)作为另一种新型半导体材料，由于与bi2wo6都具有[bi2o2]
2+
的层状结构，可以与bi2wo6形成稳定的异质结构加速光生电荷的分离和传输，此外，biobr较窄的禁带宽度也使整体的光电极材料的可见光吸收效率得到有效的提高。将ag2o纳米颗粒负载到复合薄膜上与第二层biobr形成的异质结构能够进一步提高光生电荷的分离效率，并且由于ag2o优异的光吸收特性，使复合薄膜材料的表面在可见光下能够激发更多的光生电荷参与催化反应，从而有效改善了bi2wo6缓慢的表面动力学，实现高效的光电催化性能。
技术实现要素：
[0004]
为了解决bi2wo6薄膜材料在光电催化方面的上述问题，本发明的目的在于提供一种光电催化复合薄膜材料的制备方法，能够提升bi2wo6的光电催化性能。
[0005]
为了达到上述目的，本发明提供光电催化bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜材料的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
[0006]
(1)将硝酸铋溶于乙二醇中，制备硝酸铋溶液，将一定量的钨酸钠加入上述硝酸铋溶液中，剧烈搅拌30min后得到具有一定悬浮物的混合溶液，用一定浓度的氢氧化钠溶液调节混合溶液ph值至混合溶液为无色透明溶液，继续搅拌30min后，将fto导电玻璃以导电面朝下的方式放入到以加入反应液的反应釜内胆中，在一定温度下溶剂热反应一定时间后，将反应后的样品进行干燥处理。再将样品放到坩埚中，转移到马弗炉中处理，制得附在fto导电玻璃上的bi2wo6薄膜。
[0007]
(2)将硝酸铋溶于乙二醇中，将溴化钠溶于水中制备溴化钠溶液作为连续离子层吸附(silar)的反应液，将制得的生长了bi2wo6薄膜的玻璃经过数次的silar循环，制得bi2wo6/biobr薄膜。
[0008]
(3)将制得的bi2wo6/biobr薄膜通过化学浴沉积法沉积ag2o纳米颗粒，将步骤(2)
中制有bi2wo6/biobr薄膜的fto玻璃放入含有一定浓度的氢氧化钠溶液的烧杯中，在上述溶液中逐滴添加适量一定浓度的硝酸银溶液，之后将含有bi2wo6/biobr薄膜的烧杯在一定温度下水浴保温一段时间，制得bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜。
[0009]
在步骤(1)中，所述的硝酸铋乙二醇溶液和所得混合溶液中钨酸钠的浓度均为0.020～0.040m，调节ph值时所用的氢氧化钠溶液浓度为2.5m，调节混合溶液ph值至9～10，水热反应的温度和时间分别为160～180℃和12～18h，干燥箱中干燥1～2h，再将fto放入到坩埚中热处理2h，温度为400～500℃。
[0010]
在步骤(2)中，所述的硝酸铋和溴化钠溶液浓度均为0.040～0.050m，silar循环次数为30～50次
[0011]
在步骤(3)中，所述的氢氧化钠溶液浓度为0.01m，滴加的硝酸银溶液浓度为0.02～0.04m，水浴温度为40～60℃，水浴时间为7～9h。
[0012]
本发明提供的一种用于光电催化的bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜材料的制备方法具有如下有益效果：
[0013]
(1)本发明能够有效拓宽可见光吸收范围。
[0014]
(2)本发明的制备方法简单易操作，整体成本低廉。
[0015]
(3)本发明所制得的bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜材料可见光吸收优异，光电催化性能较高。
附图说明
[0016]
图1为实施例中所得bi2wo6/biobr-ag2o薄膜复合材料的线性扫描伏安图。
具体实施方式
[0017]
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0018]
实施例1
[0019]
一种用于光电催化的bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：
[0020]
(1)取30ml乙二醇作为溶剂，分别将0.29g硝酸铋与0.20g钨酸钠溶于乙二醇溶剂中磁力搅拌均匀后，利用事先配置好的2.5m的氢氧化钠溶液调节混合溶液的ph值至9，继续磁力搅拌30min。将fto导电玻璃以导电面朝下的方式放入到加入反应液的反应釜内胆中，在180℃下溶剂热反应12h后，将反应后的样品进行干燥处理。再将样品放到坩埚中，转移到马弗炉中400℃退火处理2h，制得附在fto导电玻璃上的bi2wo6薄膜。
[0021]
(2)将0.58g的硝酸铋溶解到30ml的乙二醇中，将0.12g的溴化钠溶解到30ml的的去离子水中，分别磁力搅拌两种溶液30min。然后将步骤一制得的样品浸入到硝酸铋乙二醇溶液中30s，然后用去离子水冲洗。此后，将基板浸入溴化钠水溶液中30s，然后再用去离子水洗涤。silar循环30次，80℃烘干得到bi2wo6/biobr薄膜。
[0022]
(3)配置0.01m的氢氧化钠溶液70ml，将bi2wo6/biobr薄膜浸泡其中后，逐滴添加5ml 0.02m硝酸银溶液，此后将含有bi2wo6/biobr薄膜的烧杯水浴40℃保温7h，最后取出经过去离子水清洗，80℃烘干得到bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜。
[0023]
实施例2
[0024]
一种用于光电催化的bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：
[0025]
(1)取30ml乙二醇作为溶剂，分别将0.44g硝酸铋与0.30g钨酸钠溶于乙二醇溶剂中磁力搅拌均匀后，利用事先配置好的2.5m的氢氧化钠溶液调节混合溶液的ph值至9.5，继续磁力搅拌30min。将fto导电玻璃以导电面朝下的方式放入到加入反应液的反应釜内胆中，在180℃下溶剂热反应15h后，将反应后的样品进行干燥处理。再将样品放到坩埚中，转移到马弗炉中450℃退火处理2h，制得附在fto导电玻璃上的bi2wo6薄膜。
[0026]
(2)将0.58g的硝酸铋溶解到30ml的乙二醇中，将0.12g的溴化钠溶解到30ml的的去离子水中，分别磁力搅拌两种溶液30min。然后将步骤一制得的样品浸入到硝酸铋乙二醇溶液中30s，然后用去离子水冲洗。此后，将基板浸入溴化钠水溶液中30s，然后再用去离子水洗涤。silar循环40次，80℃烘干得到bi2wo6/biobr薄膜。
[0027]
(3)配置0.01m的氢氧化钠溶液70ml，将bi2wo6/biobr薄膜浸泡其中后，逐滴添加5ml 0.03m硝酸银溶液，此后将含有bi2wo6/biobr薄膜的烧杯水浴50℃保温8h，最后取出经过去离子水清洗，80℃烘干得到bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜。
[0028]
实施例3
[0029]
如下步骤：
[0030]
(1)取30ml乙二醇作为溶剂，分别将0.58g硝酸铋与0.40g钨酸钠溶于乙二醇溶剂中磁力搅拌均匀后，利用事先配置好的2.5m的氢氧化钠溶液调节混合溶液的ph值至10，继续磁力搅拌30min。将fto导电玻璃以导电面朝下的方式放入到加入反应液的反应釜内胆中，在180℃下溶剂热反应18h后，将反应后的样品进行干燥处理。再将样品放到坩埚中，转移到马弗炉中500℃退火处理2h，制得附在fto导电玻璃上的bi2wo6薄膜。
[0031]
(2)将0.58g的硝酸铋溶解到30ml的乙二醇中，将0.12g的溴化钠溶解到30ml的的去离子水中，分别磁力搅拌两种溶液30min。然后将步骤一制得的样品浸入到硝酸铋乙二醇溶液中30s，然后用去离子水冲洗。此后，将基板浸入溴化钠水溶液中30s，然后再用去离子水洗涤。silar循环50次，80℃烘干得到bi2wo6/biobr薄膜。
[0032]
(3)配置0.01m的氢氧化钠溶液70ml，将bi2wo6/biobr薄膜浸泡其中后，逐滴添加5ml 0.04m硝酸银溶液，此后将含有bi2wo6/biobr薄膜的烧杯水浴60℃保温9h，最后取出经过去离子水清洗，80℃烘干得到bi2wo6/biobr-ag2o复合薄膜。