技术特征：
1.提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料，其特征在于：由铋纳米颗粒和硅纳米线阵列组成，铋纳米颗粒负载于的硅纳米线阵列表面。2.一种根据权利要求1所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于：以硅片为基底，采用金属辅助化学刻蚀的方法制得硅纳米线阵列，通过光电沉积的方法在硅纳米线阵列上负载铋金属纳米颗粒。3.根据权利要求2所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于，所述硅进行以下预处理：依次将硅片放入丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗去除表面污染物，然后用硫酸与过氧化氢的混合液水浴清洗硅片表面的有机物，后用去离子水超声清洗多次，再将硅片放入氢氟酸中浸泡去除表面氧化层，最后真空烘干。4.根据权利要求3所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于：所述硅片为p型掺b，规格为1cm
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1cm，厚度约为0.5mm，电阻率为1-10ω/cm，晶向为(100)。5.根据权利要求3所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于：所述硅片在丙酮、无水乙醇和去离子水中的超声时间分别为15min以上；所述硫酸和过氧化氢的体积比为3:1，水浴温度为80℃，时间为20min以上；所述氢氟酸的浓度为8wt％。6.根据权利要求2所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于，硅纳米线阵列的制备方法如下：将硅片放入氢氟酸、硝酸银混合制成的镀银液中镀上银纳米颗粒，取出后用去离子水清洗表面，再将其放入由氢氟酸、过氧化氢配置而成的酸性刻蚀液中刻蚀，取出刻蚀完的硅片用去离子水清洗后放入硝酸和去离子水混合配成的除银液中除去残留的银纳米颗粒，即可制得硅纳米线阵列。7.根据权利要求6所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于：所述镀银液中硝酸银浓度为5-10mmol/l，氢氟酸浓度约为4.8mol/l，镀银时间为1min；酸性刻蚀液中过氧化氢浓度为0.3-0.4mol/l，氢氟酸浓度约为4.8mol/l，刻蚀时间为10-15min；除银液中硝酸浓度为40％以上，除银时间在30min以上。8.根据权利要求2所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于，光电沉积的方法如下：将五水合硝酸铋、硝酸和去离子水按一定比例混合配制成电解液，以硅纳米线阵列为光阴极，采用三电极体系，施加一定负偏压，将铋纳米颗粒光电沉积在硅纳米线阵列上，将沉积后的电极真空烘干，即制得bi/sinws光电阴极材料。9.根据权利要求8所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于：所述电解液中五水合硝酸铋的浓度为5mmol/l，硝酸浓度为0.2mmol/l。10.根据权利要求8所述的提升光电催化还原co2选择性和效率的bi/sinws光电阴极材料的制备方法，其特征在于：所述光电沉积所施加偏压为-0.5v(vs.ag/agcl)，真空烘干的温度为40-60℃，时间为4-6h。
技术总结
本发明公开了提升光电催化还原CO2选择性和效率的Bi/SiNWs光电阴极材料及其制备方法，所述材料由铋金属纳米颗粒和硅纳米线阵列组成，其制备方法为采用金属辅助化学刻蚀的方法制得硅纳米线阵列，采用光电沉积的方法在硅纳米线上均匀地负载铋金属纳米颗粒。本发明一方面铋和硅可以形成异质结，加速了光生载流子的分离和迁移速率，降低了光生载流子的复合概率，相比于单一的光催化剂，该结构大幅提高了材料的光电性能，提升了光电催化的效率；另一方面，铋纳米颗粒提供了大量的二氧化碳还原的活性位点，同时调控了光电催化二氧化碳还原的反应方向，提高了对甲酸产物的选择性。提高了对甲酸产物的选择性。提高了对甲酸产物的选择性。
技术研发人员：吕珺 杨泽鹏 徐光青 沈王强 鲍智勇 崔接武 余东波 舒霞 吴玉程
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/10/13