[发明专利]一种星状钒酸铋/硼烯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种星状钒酸铋/硼烯复合材料的制备方法，首先使用水热法，合成一种星状的钒酸铋三维结构，然后再以星状钒酸铋和硼烯为原料，使用水热法，合成钒酸铋/硼烯复合材料。本发明通过获得微米级形貌统一的星状钒酸铋，与现有普通结构的钒酸铋材料相比，本发明制备的星状钒酸铋具有的微米级尺寸可有效负载二维硼烯纳米材料，有效避免硼烯片的过度堆叠，从而获形貌有序的星状钒酸铋/硼烯复合材料，有效提高材料的光催化性能。

技术领域

本发明属于光电化学催化材料的合成制备方法领域，具体涉及一种星状钒酸铋/硼烯复合材料的制备方法。

背景技术

自从上世纪70年代，日本东京大学教授Fujishima A.和Honda K.两位教授首次发现二氧化钛(TiO₂)单晶电极，在紫外光照射下催化分解水产生氢气。这一现象，使直接利用太阳能直接分解水制氢成为可能。从而开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。随着能源问题和环境问题的日益凸显，对清洁能源技术的需求引发了利用纳米结构进行水分解和环境修复应用研究的热潮。到目前为止，TiO₂仍是许多光转换过程的基准材料。尽管在将光能转化为有用的化学物质和电能方面取得了初步的成功，但由于TiO₂仅在紫外波段具有活性，很大程度上阻碍了其在太阳能光能转换中的使用。

从太阳能利用的角度来看，开发能够在可见光区响应的光催化剂是这一领域的重要研究方向。钒酸铋(BiVO₄)是一种理想的可见光驱动半导体，其带隙宽度仅为2.4 eV的(λ520nm)，在可见光区具有良好的吸收率和抗光腐蚀的稳定性。而且具有价格低廉、对环境无害、合成方法简便等优点。然而单纯使用BiVO₄作为光电催化阳极，仍存在不足，即电荷载流子的复合速率非常高。在到达电极之前，大多数光生电子就已经因为电子输运的随机性而与空穴复合。这就导致了在纯BiVO₄电极中只能产生少量的光电流。

发明内容

本发明要解决的技术问题是构建合适的钒酸铋材料，作为可见光吸收的天线二维硼烯的载体，同时解决钒酸铋和硼烯的复合问题，提供一种星状钒酸铋/硼烯复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

（1）使用水热法，合成一种星状的钒酸铋三维结构。

（2）以星状钒酸铋和纳米级的硼烯为原料，使用水热法，合成钒酸铋/硼烯复合材料。

以下对本发明做出进一步说明。

上述的星状钒酸铋/硼烯复合材料的制备方法是采用以下的步骤实现的：

步骤1，将Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₃VO₄·12H₂O溶解于水中形成水溶液，然后转入水热反应釜中，水热反应后清洗、烘干，得到星状钒酸铋；

步骤2，将步骤1得到的星状钒酸铋加入到分散剂中进行分散，得到分散液；

步骤3，在步骤2得到的分散液中加入硼烯，然后转移至水热反应釜中，通过水热反应后清洗、烘干，得到星状钒酸铋/硼烯复合材料混合体；

步骤4，将星状钒酸铋/硼烯复合材料混合体进行焙烧，去除分散剂，得到星状钒酸铋/硼烯复合材料。

进一步的，所述的制备方法，步骤1中加入的Bi(NO₃)₃·5H₂O和水的质量比为2-3:1-2，加入的Na₃VO₄·12H₂O与水的质量比为2-3:1。