一种Bi2CrO6/Mo2C/C-C高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法

本发明属于光电催化水分解制氢，具体是一种bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法。

背景技术：

1、氢能是高效清洁的二次能源，而利用太阳能电解水制氢或光解水制氢是实现绿色可持续制氢的理想途径，有效地防止了因过度使用化石燃料而引起的环境和能源问题，对构建我国现代能源体系及改善全球气候具有重要意义。开发高效的光电极催化材料是制氢的核心技术，目前通常使用贵金属及其氧化物作为光电极材料，由于非贵金属材料储量少、价格高，因此，严重限制了光电催化水分解技术的应用，因此发展低成本、高活性的非贵金属材料是实现制氢的关键。

2、铋基半导体材料能够有效解决太阳能利用和转化问题，已成为光电催化领域有前途的替代材料，相比于钨酸铋、钒酸铋、钼酸铋等铋基半导体，铬酸铋具有相对窄的带隙和较宽的光响应范围，其能带结构更适用于光电催化分解水，但是，其仍存在光生载流子分离和迁移的问题，因此，通过构筑异质结构来调控异质界面电场以改善催化效率，并设计构建具有高活性、高稳定性和高选择性的bi基光电极材料，实现绿色高效的能源转化制氢，仍是重要的研究方向。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种bi2cro6/mo2c/c-c高效光电催化电极材料的制备方法，通过异质结构改变了异质界面电场，促进了光生电子空穴对的快速分离，使bi2cro6/mo2c/c-c具有高效的光电催化性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、取0.1～3g铬酸钠加入到20～60ml浓度为1.5～5mol/l的硝酸溶液中，充分搅拌，得到溶液a；

5、步骤2、称取0.5～8g的五水合硝酸铋加入溶液a，充分搅拌，得到橙色透明的溶液b；

6、步骤3、持续缓慢搅拌溶液b，并向其中滴加碱液调节ph值至1～3，得到黄色的混合溶液c；

7、步骤4、先将混合溶液c装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜，再将密封的反应釜放入均相反应仪，在130～220℃下，反应3～12h，待冷却至室温，得到溶液d，将溶液d依次离心、洗涤和干燥，得到砖红色的粉末e；

8、步骤5、先按照质量比1：(1～5)：1，分别称取mo2c粉末、粉末e和碘，再将mo2c粉末和粉末e加入50～200ml丙酮并搅拌，接着加入碘，继续搅拌，得到溶液f；

9、步骤6、将c-c基底浸泡于稀酸中进行酸处理，从而去除其表面杂质，将纯净的c-c基底浸泡于溶液f，利用电沉积法，将bi2cro6和mo2c沉积于c-c基底表面，干燥后，得到光电催化电极材料bi2cro6/mo2c/c-c。

10、进一步地，所述步骤1的搅拌是利用磁力搅拌器，以100～600r/min的转速，搅拌5～25min。

11、进一步地，所述步骤2的搅拌是利用磁力搅拌器，以100～600r/min的转速，搅拌至铬酸钠完全溶解从而得到橙色透明的溶液为止。

12、进一步地，所述步骤3的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水。

13、进一步地，所述步骤4的高压反应釜的体积填充比为1/3～2/3。

14、进一步地，所述步骤4的洗涤是依次用去离子水和无水乙醇交替洗涤2～5次。

15、进一步地，所述步骤4的干燥是利用真空干燥箱，在60～80℃下，干燥3～8h。

16、进一步地，所述步骤6的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸。

17、进一步地，所述步骤6的电沉积法，施加的电压为10～30v，电沉积的时间为30s～30min。

18、进一步地，所述步骤6的干燥是利用真空干燥箱，在70～100℃下，真空干燥3～8h。

19、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

20、1)本发明通过一步水热法合成高结晶度的bi2cro6，具有优异的稳定性，利于构筑稳定的光催化电极材料，通过调节ph值，使bi2cro6形貌在棒状和板状之间转换，进而起到了调整光吸收范围及禁带宽度的作用，指导了光电极材料的微纳结构设计，有助于实现高活性电极材料的可控制备。

21、2)本发明利用铋基化合物bi2cro6耦合金属碳化物mo2c，bi2cro6和mo2c的复合粉体可作为空穴捕获剂，快速转移至c-c基底，由于bi2cro6和mo2c的复合粉体大量的片状堆积于c-c基体表面，形成层状结构，有利于电子的传输，且比表面积扩大，增加了其反应活性位点，提高化学反应速率，进一步提高了电子的传输性能；简而言之，本发明构建出的光电催化电极材料bi2cro6/mo2c/c-c的异质结构，改变了异质界面电场，调整了铋基半导体的带隙位置，增强电子传输的性能，促进电子空穴对的分离和迁移效率，易于实现氢气的高产率和长寿命输出，有助于形成高效的光电催化产氢体系。

22、3)本发明采用电沉积技术，以多孔c-c基底复合材料为载体，不仅可以制备出高稳定性的光催化电极材料，而且工艺条件易于控制，能够精确定向合成光电催化电极材料。

技术特征：

1.一种bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的搅拌是利用磁力搅拌器，以100～600r/min的转速，搅拌5～25min。

3.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的搅拌是利用磁力搅拌器，以100～600r/min的转速，搅拌至铬酸钠完全溶解从而得到橙色透明的溶液为止。

4.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水。

5.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4的高压反应釜的体积填充比为1/3～2/3。

6.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4的洗涤是依次用去离子水和无水乙醇交替洗涤2～5次。

7.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4的干燥是利用真空干燥箱，在60～80℃下，干燥3～8h。

8.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸。

9.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6的电沉积法，施加的电压为10～30v，电沉积的时间为30s～30min。

10.根据权利要求1所述的bi2cro6/mo2c/c-c高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6的干燥是利用真空干燥箱，在70～100℃下，真空干燥3～8h。

技术总结本发明公开了一种Bi<subgt;2</subgt;CrO<subgt;6</subgt;/Mo<subgt;2</subgt;C/C‑C高效电解水制氢光电催化电极材料的制备方法，包括步骤：1、取铬酸钠加入到硝酸溶液中，充分搅拌，得到溶液A；2、称取五水合硝酸铋加入溶液A，搅拌，得到橙色透明的溶液B；3、持续缓慢搅拌溶液B，并滴加碱液调节pH值至1～3，得到黄色的混合溶液C；4、先将混合溶液C装入高压反应釜，再将密封的反应釜放入均相反应仪，充分反应后冷却，得到溶液D，将溶液D依次离心、洗涤和干燥，得到粉末E；5、将Mo<subgt;2</subgt;C粉末和粉末E加入丙酮并搅拌，接着加入碘，继续搅拌，得到溶液F；6、将酸处理的C‑C基底浸泡于溶液F，利用电沉积法，将Bi<subgt;2</subgt;CrO<subgt;6</subgt;和Mo<subgt;2</subgt;C沉积于C‑C基底表面，干燥后，得到光电催化电极材料Bi<subgt;2</subgt;CrO<subgt;6</subgt;/Mo<subgt;2</subgt;C/C‑C，具有高效的光电催化性能。技术研发人员：黄剑锋,王东平,曹丽云,冯永强,赵勇,齐艺榕,余泽翰受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/6