一种在FTO上生长的氧化钨基光电催化材料、制备方法及其应用

文档序号:33180041发布日期:2023-02-04 04:44阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种在fto上生长的氧化钨基复合光电催化材料,其特征在于,复合光电催化材料为基于能带排列工程理念进行构筑的ⅱ型异质复合材料,其整体呈三维分级结构,以生长在fto上的纳米片结构阵列氧化钨为主干,与氧化钨带隙匹配的第二相半导体在氧化钨表面外延生长为纳米片/棒/针;其通过下述两步溶剂热反应获得:(1)采用溶剂热法在fto上制备纯相氧化钨纳米片阵列;(2)采用溶剂热法将与氧化钨带隙匹配的第二相半导体在纯相氧化钨纳米片阵列表面生长和负载,从而得到氧化钨基复合光电催化材料。2.根据权利要求1所述的氧化钨基复合光电催化材料,其特征在于,第二相半导体选自tio2、zno、sn3o4、sno
2 、bivo4、bi2wo6或bi2moo6中任一种。3.一种根据权利要求1所述的在fto上生长的氧化钨基复合光电催化材料的制备方法,其特征在于,其通过下述两步溶剂热反应获得:(1)采用溶剂热法在fto上制备纯相氧化钨纳米片阵列;(2)采用溶剂热法将与氧化钨带隙匹配的第二相半导体在纯相氧化钨纳米片阵列表面生长和负载,从而得到氧化钨基复合光电催化材料。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)纯相氧化钨纳米片阵列的制备量取一定体积的盐酸,加入到一定体积的溶剂中,搅拌一段时间后,加入一定质量的可溶性钨酸盐,继续搅拌一段时间后,加入称量好的草酸铵并搅拌,得到溶液a;将溶液a转移至预先放置fto导电玻璃的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中, fto导电玻璃斜靠在内壁,导电面斜向下,一定温度下溶剂热处理,待反应结束自然冷却至室温,将得到的样品洗涤数次并干燥,即获得纯的氧化钨纳米片阵列;(2)氧化钨基复合光电催化材料的制备以可溶性金属盐为第二相半导体的前驱体,称取一定量的可溶性金属盐中的一种或两种加入到一定量的溶剂中,搅拌使其完全溶解制成溶液b;将溶液b转移至预先放置步骤(1)所得到的生长有氧化钨纳米片阵列fto导电玻璃的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,fto导电玻璃斜靠在内壁,长有氧化钨纳米片阵列面斜向下,一定温度下溶剂热处理,待反应结束后,自然冷却至室温,经洗涤、干燥,即得到氧化钨基复合光电催化材料;其中:所述可溶性金属盐为四价钛盐、锌盐、铋盐、亚锡盐、锡盐、钨酸盐、钼酸盐、偏钒酸盐中的一种或两种。5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)、(2)中,溶剂独立的选自去离子水、无水乙醇、乙二醇或丙三醇中任意一种或几种。6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,溶液a中,可溶性钨酸盐的摩尔浓度为0.01-0.2 mol/l,盐酸的浓度为1-6 mol/l,草酸铵的摩尔浓度为0.015-0.1 mol/l,溶剂热反应温度为90-150℃,反应时间为5-24h。7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,溶液b中,可溶性金属盐的浓度为0.01-1.5 mol /l;溶剂热反应温度为50-200℃,反应时间为3-20h。8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,制备的第二相半导体为sn3o4时,溶液b中除了包括锡盐或亚锡盐外,还添加尿素。9.一种根据权利要求1所述的在fto上生长的氧化钨基复合光电催化材料在光电催化
分解水制氢反应中的应用。10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,光电催化分解水制氢反应在可见光条件下进行。

技术总结
本发明属于复合材料和光电催化技术领域,具体为一种在FTO上生长的氧化钨基复合光电催化材料、制备方法及其应用;本发明所涉及的复合光电催化材料是基于能带排列工程理念进行构筑的由氧化钨和与氧化钨带隙匹配的第二相半导体(TiO2、ZnO、Sn3O4、SnO2、BiVO4、Bi2WO6、Bi2MoO6等)形成的三维分级结构的Ⅱ型异质复合材料,氧化钨和第二相半导体均采用溶剂热法进行制备,第二相半导体在氧化钨表面外延生长。本发明制备过程简单、成本低廉、合成方法普适,所得到的复合材料具有较好的结构和形貌,从而使得所制备的光电极表现出较为优异的光电催化活性,在光电催化水分解制氢方面具有很好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。


技术研发人员:朱路平 吴伟浩 闫哲晖 王利军 祝向荣
受保护的技术使用者:上海第二工业大学
技术研发日:2022.09.29
技术公布日:2023/2/3
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