一种双位点钒酸铋/氧化钼Z型光阳极的制备方法和应用

本发明属于光阳极材料制备，具体涉及一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用。

背景技术：

1、在全球能源需求不断增长和对环境可持续性关注不断加强的背景下，我国正积极加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，推动能源绿色转型和经济社会全面高质量发展。为了实现这一目标，寻找替代传统化石能源的清洁能源已成为全球研究的焦点之一。其中，光电化学水分解被广泛认为是未来能源转型的重要途径之一。光电化学水分解是一种将光能转化为电能，然后利用电能驱动水的电解反应的方法。它具有高效、可持续和环保的优势。在光电化学水分解系统中，水分子在光阳极表面发生氧化反应，生成氧气需要消耗更多的能量，故而决定着整体水分解的反应速率。因此，优化光阳极的电子传输性能和催化效率是提高光电化学水分解效率的关键因素。

2、钒酸铋(bivo4)作为光电化学水分解光阳极有巨大前景。首先，它具有合适的带隙，能够高效吸收和利用可见光，将其转化为电能来驱动水分解反应。其次，bivo4在一个标准太阳光强下的理论光电流密度值为7.5ma/cm2，具有较高的理论水分解效率，能够产生更多的清洁能源，具有实际应用的潜力。但是，在实际中，bivo4的水分解效率往往会受到自身局限性的影响，较低的传输动力和水氧化动力导致水分解效率远远达不到理论值。

技术实现思路

1、本发明的目的是为改善bivo4光阳极的局限性，提供一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法。

2、本发明的第二个目的在于提供一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极在光电化学水分解中的应用。

3、首先为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

4、一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤一：采用电化学沉积的方法在导电玻璃fto上沉积bioi薄膜。通过在bioi薄膜表面涂乙酰丙酮氧钒，在马弗炉中退火，进一步转化得到bivo4薄膜。

6、步骤二：通过水热法将fe@n-moo3前体负载在步骤一制备的bivo4表面，进一步在氮气氛围中高温退火，得到bivo4/fe@n-moo3光阳极。

7、步骤三：将得到的bivo4/fe@n-moo3光阳极置于co(no3)2·6h2o的水溶液中搅拌浸泡，化学吸附co元素，最终得到bivo4/cofe@n-moo3光阳极。

8、本发明的有益效果：本发明采用了fe@n-moo3修饰bivo4光阳极，在bivo4与fe@n-moo3界面处形成了z型异质结构，促进电荷的分离，保留了光生空穴较强的氧化能力。同时，在光阳极表面进一步负载了co元素。co和fe双金属元素同时作为活性位点，并通过两者之间的相互作用，有效降低了水氧化过电位，提高了水氧化动力学。

技术特征：

1.一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，包括如下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，步骤一通过电化学沉积的方法制备bivo4薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，步骤二通过水热法和氮气氛围中450℃退火2h，在bivo4表面负载fe@n-moo3。

4.根据权利要求1所述的一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，步骤二的水热温度为180℃，水热时间为30-90分钟。

5.根据权利要求1所述的一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，步骤二中分别加入0.00mmol-0.14mmol fecl3·6h2o，调控铁的负载量。

6.根据权利要求1所述的一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，步骤三中通过控制在co(no3)2·6h2o水溶液中的搅拌浸泡时间，调控钴的负载量。

7.一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述制备方法得到。

8.根据权利要求7所述的一种双位点钒酸铋/氧化钼z型光阳极的制备方法和应用，其特征在于，将其用于光电催化分解水。

技术总结本发明涉及一种双位点钒酸铋/氧化钼Z型光阳极的制备方法和应用。通过电化学沉积的方法制得BiVO<subgt;4</subgt;薄膜，进一步通过水热和化学吸附的方法将CoFe@N‑MoO<subgt;3</subgt;负载到BiVO<subgt;4</subgt;光阳极表面，并将该光阳极应用于光电化学水分解系统。BiVO<subgt;4</subgt;与Fe@N‑MoO<subgt;3</subgt;形成的Z型异质结构，促促进电荷的分离，保留了光生空穴较强的氧化能力。同时，在光阳极表面进一步负载了Co元素。Co和Fe双金属元素同时作为活性位点，并通过两者之间的相互作用，有效降低了水氧化过电位，提高了水氧化动力学。技术研发人员：张亚萍,王黎明,李卫兵,王磊受保护的技术使用者：青岛科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16