[发明专利]一种纳米棒三氧化二铁/二氧化铌/氧化石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米棒三氧化二铁/二氧化铌/氧化石墨烯复合材料的制备方法。本发明Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)将氯化铁、氯化铌和尿素混合制成低共熔溶剂；2)将所述低共熔溶剂焙烧，得到所述Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料。本发明将设计的低共熔溶剂通过一步热解氧化制备了纳米棒Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料，制备方法操作简单，制备成本低，易工业化生产，所得纳米棒Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料形貌规整，具有较好的晶型；纳米棒Fe₂O₃/NbO₂/GO具有优异的光电催化性能，可应用于光催化水分解制氢。

技术领域

本发明属于光电催化技术领域，具体涉及一种纳米棒Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料的制备方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益突出，开发可再生清洁能源替代传统化石能源成为研究人员的热点和挑战。如今，人们越来越关注从水中制氢，这被认为是太阳能转换的有效手段。氢气作为一种清洁环保的能源，通常采用传统的电解技术生产，但在经济上无法与太阳能光催化分解水相媲美。因此，在过去的几十年中，包括有机或无机系统和金属或无金属系统在内的各种材料通常被开发为半导体光催化剂，用于分解水以产生可见光驱动的二次能源-氢能。然而，受其光生电子/空穴对高复合率的限制，单相光催化剂的量子效率受到严重限制，导致光催化活性低。因此，与其他半导体结合构建异质结光催化剂被认为是提高其光催化性能的重要策略。由于两种半导体之间导带和价带的能带能级不同，可以有效地分离和转移光生电子/空穴对，从而大大提高光催化活性。然而，受限于材料的不稳定性和复杂的制备过程，因此开发具有简便方法和优异稳定性的良好异质结构光催化剂是非常必要的。

赤铁矿(α-Fe₂O₃)是一种可见光驱动过渡金属氧化物，直接带隙为2.2eV，可以吸收和利用高达600nm的太阳能。相对较低的价带边缘(2.48eV)，使其成为光化学反应的有前途的催化剂。许多研究已经证实，α-Fe₂O₃的特性使其成为与其他半导体耦合构建具有更高光催化性能的异质结的良好候选者。然而，目前合成α-Fe₂O₃复合材料方法比较繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米棒三氧化二铁/二氧化铌/氧化石墨烯复合材料的制备方法，该方法利用设计的低共熔溶剂一步制备Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料，制备工艺简单，条件温和，制备成本低，可工业化生产，且对环境无污染；得到的纳米棒Fe₂O₃/NbO₂/GO具有优异的光电催化性能。

第一方面，本发明保护一种Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将氯化铁、氯化铌和尿素混合制成低共熔溶剂；

2)将所述低共熔溶剂焙烧，得到所述Fe₂O₃/NbO₂/GO复合材料。

上述的制备方法，步骤1)中，所述氯化铁、所述氯化铌和所述尿素的比例可为任一形成DESs的比例，所述氯化铁、所述氯化铌和所述尿素的摩尔比可为1：(0.2～0.5)：10，具体可为1：0.5：10或1：0.2：10。

所述氯化铁具体可以氯化铁或其水合物的形式添加，如FeCl₃·6H₂O；