[发明专利]一种具有优异可见光吸收性能的非化学计量钼氧化物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有优异可见光吸收性能的非化学计量钼氧化物材料，所述钼氧化物材料能吸收波长范围为300～750nm的可见光，所述钼氧化物材料为包含相含量为70～92wt.％的Mo₄O₁₁相和其它相的材料，所述其它相为MoO₃相、Mo₉O₂₆相或MoO₂相。本发明通过选择钼酸铵为原料直接热解还原或者先合成MoO₃前驱体后再进行还原，并进一步通过对工艺条件的限定，从而成功制备得到较高Mo₄O₁₁含量的钼氧化物材料。本发明制备的钼氧化物材料相比MoO₃具有优异的可见光吸光度，可实现对可见光的吸收和利用。

技术领域

本发明涉及非化学计量氧化物材料技术领域。更具体地，涉及一种具有优异可见光吸收性能的非化学计量钼氧化物材料及其制备方法和应用。

背景技术

在当今社会飞速发展下，由于人口数量的急剧增加导致的污染问题和能源匮乏问题日趋严重，治理环境污染和开发新能源已经成为我们可持续发展战略下所面临的重大研究课题。利用太阳能解决环境和能源两大难题是较佳的选择，自1972年Fujishima和Honda教授报道在n型TiO₂电极上发现水的光电催化分解产生氢气和氧气以来，研究材料对可见光的吸收和利用已经成为热点课题。通过光解水制氢，可以有效的将低密度的太阳能转换为高密度的化学能，氢能具有燃烧值高、燃烧产物无污染等特点而被公认为是最理想的替代能源；而另一方面，在生活和工业生产中会产生大量的有机污染物，主要包括染料、苯、氯苯化合物、脂族醇、芳香族化合物、聚合物以及羰酸等，都可以通过光催化技术将其分解为CO₂和H₂O。

半导体光催化有着独特的优势：首先，反应过程中利用绿色环保的太阳能作为反应的前提条件，这样一方面在自然环境下进行反应能够有效地降低能耗，节约资源，并且不会在反应过程中引入新的杂质。另一方面对于反应本身来说，操作简单，适用范围广，对环境不存在二次污染；其次光催化剂本身无毒害、对环境无污染、稳定性好并且可以循环利用，极大的提高了资源再利用效率。

然而，传统的半导体光催化材料TiO₂的带隙较宽，光吸收范围被限制在太阳光的紫外部分，但紫外光只占地表太阳光能量的5％左右，导致太阳能的利用效率较低，这也就阻碍了人类对太阳能的实际利用。因此，怎样提高太阳能的利用率，拓展光催化材料的光吸收范围到可见光区是当前研究的关键科学问题。

因此，本发明提供了一种非化学计量钼氧化物材料及其制备方法和应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有优异可见光吸收性能的非化学计量钼氧化物材料。

本发明的另一个目的在于提供一种具有优异可见光吸收性能的非化学计量钼氧化物材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种具有优异可见光吸收性能的非化学计量钼氧化物材料的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有优异可见光吸收性能的非化学计量钼氧化物材料，所述钼氧化物材料能吸收波长范围为300～750nm的可见光，所述钼氧化物材料为包含相含量为70～92wt.％的Mo₄O₁₁相和其它相的材料，所述其它相为MoO₃相、Mo₉O₂₆相或MoO₂相。本发明制备得到的钼氧化物材料中Mo₄O₁₁相含量较高，对可见光波段有较强光吸收，是非常好的活性光电材料，可应用在光催化降解污染物、钙钛矿太阳能电池以及肿瘤治疗等多个领域。