[发明专利]一种三氧化钨-钒酸铋-有机酸复合光电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种三氧化钨‑钒酸铋‑有机酸复合光电极及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。本发明提供的三氧化钨‑钒酸铋‑有机酸复合光电极包括基底、负载在所述基底表面的WOsubgt;3/subgt;‑BiVOsubgt;4/subgt;复合膜以及修饰在所述WOsubgt;3/subgt;‑BiVOsubgt;4/subgt;复合膜表面的有机酸。本发明采用与BiVOsubgt;4/subgt;具有强络合作用的有机酸对WOsubgt;3/subgt;‑BiVOsubgt;4/subgt;复合光电极进行修饰，使有机酸均匀络合在WOsubgt;3/subgt;‑BiVOsubgt;4/subgt;复合光电极表面，能够减少WOsubgt;3/subgt;‑BiVOsubgt;4/subgt;复合光电极的溶解，降低WOsubgt;3/subgt;‑BiVOsubgt;4/subgt;复合光电极表面态浓度，并加速界面空穴注入效率，从而使所得WOsubgt;3/subgt;‑BiVOsubgt;4/subgt;‑有机酸复合光电极具有高度的稳定性和较好的光电催化水分解性能。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种三氧化钨-钒酸铋-有机酸复合光电极及其制备方法和应用。

背景技术

光电催化水分解技术能够利用太阳能将水分解为氢气，这为解决当前的能源危机提供了有效途径。但是，半导体光电极的“太阳能-化学能”转化效率依然很低，目前光电催化技术的开发还是处于实验室阶段，难以大规模应用。为此，大量科研工作者专注于如何提高光电极的活性，目前关于光电极的活性提升已经有大量研究报道。事实上，对于光电催化技术的应用，除了光电极的活性，光电极的稳定性也是评价光电极应用的一个关键参数。但是，由于化学腐蚀和光腐蚀，大部分光电极难以实现长时间稳定的光电催化水分解。

以WO₃-BiVO₄复合光电极为例，该复合光电极利用II型异质结策略，能够很好的促进光生载流子分离，并能够实现高效水分解产氧。因此，WO₃-BiVO₄复合光电极有望成为一种理想的光电极体系。但是，研究发现该复合光电极的稳定性较差，在电解质溶液中该复合光电极的光电流密度持续下降，从而极大地限制了其实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三氧化钨-钒酸铋-有机酸复合光电极及其制备方法和应用，本发明采用有机酸对WO₃-BiVO₄复合光电极进行修饰，所得三氧化钨-钒酸铋-有机酸复合光电极稳定性高，且光电催化水分解性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种三氧化钨-钒酸铋-有机酸复合光电极，包括基底、负载在所述基底表面的WO₃-BiVO₄复合膜以及修饰在所述WO₃-BiVO₄复合膜表面的有机酸。

优选地，所述WO₃-BiVO₄复合膜包括WO₃膜以及生长在所述WO₃膜表面的BiVO₄纳米颗粒，所述WO₃膜由WO₃纳米板形成，所述WO₃纳米板垂直生长在所述基底的表面，所述BiVO₄纳米颗粒上修饰有所述有机酸。

优选地，所述WO₃-BiVO₄复合薄膜的厚度为1～100μm，所述WO₃膜的厚度为0.5～10μm。

优选地，所述WO₃纳米板的长为400～1500nm，宽为400～1500nm，高为50～200nm；所述BiVO₄纳米颗粒的粒径为100～200nm。