[发明专利]一种钒酸铋/Vo-FeNiOOH复合光阳极的制备及应用

说明书

本发明公开了一种钒酸铋/Vo‑FeNiOOH复合光阳极的制备方法，首先采用电沉积和退火处理相结合的方法，在FTO玻璃上制备BiVO₄电极；然后以FeSO₄·7H₂O和Ni(NO₃)₂·6H₂O为电解质溶液，采用光电沉积的方法，在BiVO₄表面生长助催化剂FeNiOOH，制备BiVO₄/FeNiOOH光阳极；最后以硼氢化钠作为还原剂，将BiVO₄/FeNiOOH光阳极浸泡在NaBH₄的溶液中，在其表面引入氧空位，即得BiVO₄/Vo‑FeNiOOH复合光阳极。本发明采用简便且经济的NaBH₄还原法成功地在BiVO₄表面的助催化剂薄膜FeNiOOH上原位制造了氧空位（Vo），增加了BiVO₄载流子的寿命，有效抑制了界面电荷的转移和表面电荷的复合，提高了PEC性能。与此同时氧空位的引入增加了更多的活性位点，用于光电化学分解水中可实现快速的水氧化动力学。

技术领域

本发明属于光电化学技术领域，具体涉及一种BiVO₄/Vo-FeNiOOH复合光阳极的制备及应用。

背景技术

近年来，能源和环境危机严重地制约着全球经济的高速发展和人们对美好生活的追求。光电化学（PEC）水分解是将太阳能转化为清洁能源的一种有前途的策略，光生电荷的明显分离在此过程中起着重要作用。钒酸铋（BiVO₄）由于其合适的带隙，良好的能带边缘位置，无毒且良好的稳定性而被认为是理想的光阳极材料。然而，本质上短的空穴扩散长度和低的载流子迁移率导致高的电荷复合，这限制了它的性能。

为了克服上述问题，已采用了各种策略，例如形态修饰、元素掺杂、构建异质结等。目前光电中存在的科学问题就是半导体载流子的分离问题。尽管现在很多研究者提出一系列方案去抑制电子和空穴的复合，尤其是耦合电催化剂，电催化剂都是通过电沉积耦合在半导体上的，这样制成的电催化剂比较厚，并且半导体与电催化剂之间耦合不紧密，致使电子和空穴的复合依然很严重。所以制备性能优良的光阳极至关重要。

氧空位（Vo）作为金属氧化物中的固有缺陷之一发挥着重要作用，被证明是一种调节电催化剂和性能的有效方法。氧空位会产生活性位点，促进电子迁移率并提高电导率，从而改善界面电荷转移和表面电荷复合的抑制，提高了PEC性能。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种BiVO₄/Vo-FeNiOOH的复合光阳极的制备及应用，采用简便且经济的NaBH₄还原法成功地在BiVO₄表面的助催化剂薄膜上原位制造了氧空位，提高了PEC性能，为光电化学水分解提供了一种有效的途径。

一、BiVO₄/Vo-FeNiOOH复合光阳极的制备

一种钒酸铋/Vo-FeNiOOH复合光阳极的制备方法，包括如下步骤：