本發(fā)明屬于功能材料，涉及光電催化材料，具體涉及一種c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求不斷攀升，而當(dāng)前能源主要依賴(lài)于化石燃料。這種依賴(lài)導(dǎo)致了嚴(yán)重的能源和環(huán)境危機(jī)，對(duì)人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了威脅。因此，轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展清潔可再生能源成為了全球面臨的緊迫課題。作為一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量的技術(shù)，光電催化通過(guò)催化水分解產(chǎn)生氫氣，有效降低了我們對(duì)化石能源的依賴(lài)，并減輕了環(huán)境污染，因此已成為全球研究的焦點(diǎn)。在這一技術(shù)中，光陽(yáng)極的能帶結(jié)構(gòu)直接影響光吸收和電荷分離效率。因此，選取合適的光陽(yáng)極是決定光電催化分解水性能的關(guān)鍵因素。
2、鎢酸鉍(bi2wo6)是aurivillius型氧化物，具有典型的層狀結(jié)構(gòu)、較窄的禁帶寬度(約2.7ev)和適合水分解的帶邊緣，同時(shí)鎢酸根離子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易發(fā)生光腐蝕，這些優(yōu)點(diǎn)使其成為了近年來(lái)半導(dǎo)體光電催化水分解材料領(lǐng)域里的一個(gè)研究重點(diǎn)。但是鎢酸鉍仍存在對(duì)太陽(yáng)光譜的吸收部分較小、電荷輸運(yùn)差和光生電子-空穴對(duì)復(fù)合較高等問(wèn)題限制了其在光電催化領(lǐng)域的應(yīng)用。
3、氮化鎢(wn)作為類(lèi)金屬化合物，其電子結(jié)構(gòu)介于金屬與半導(dǎo)體之間，通常表現(xiàn)出極窄的帶隙(接近零帶隙)或類(lèi)金屬的連續(xù)能帶特征，這使得它具有高導(dǎo)電性及快速的載流子遷移能力。然而，這種準(zhǔn)金屬特性導(dǎo)致其光吸收主要依賴(lài)于等離子體效應(yīng)或帶間躍遷，對(duì)可見(jiàn)光的直接捕獲效率較低。為克服這一局限性，研究者常將其與窄帶隙半導(dǎo)體材料復(fù)合，通過(guò)異質(zhì)結(jié)界面處的能帶匹配實(shí)現(xiàn)光生載流子的高效分離與利用，同時(shí)借助半導(dǎo)體的寬光譜吸收特性提升體系的光電響應(yīng)能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，該材料具有高導(dǎo)電性和優(yōu)異的光催化性能，用于光電催化實(shí)現(xiàn)高效的水分解。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、一種c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一、將0.10～0.21mmol鎢酸銨溶于40～70ml水中配制成溶液a，將2～5mmol乙酸鉍溶于5～10ml乙酸中配制成溶液b，將溶液a滴入溶液b，攪拌至均勻后逐滴加入氨水調(diào)節(jié)ph至8，靜置6～12h，抽濾分離、洗滌、干燥、研磨后置于馬弗爐中于500～700℃煅燒4～6h，冷卻至室溫后得到粉體c；
5、步驟二、步驟二、按摩爾比1:(2～10)取鎢酸鈉和檸檬酸，按固液比1:(70～100)g/ml將鎢酸鈉和檸檬酸溶解于去離子水中，攪拌得到澄清的溶液，將溶液轉(zhuǎn)移至水浴鍋中60～90℃條件下水浴4～7h，冷卻后將溶液抽濾洗滌、干燥后在空氣氣氛下400～600℃煅燒4～6h得到粉體d；
6、步驟三、將粉體d和三聚氰胺按照1:(2～4)的質(zhì)量比進(jìn)行配料，將混合粉體研磨混勻放入氧化鋁瓷舟中，置于管式爐在ar氣氛下升溫至800～1000℃維持2～4h，冷卻至室溫后得到粉體e；
7、步驟四、分別稱(chēng)取0.15～0.2g粉體c和e置于同一燒杯中，然后加入150～200ml異丙醇溶液，攪拌至分散均勻后加入0.3～0.4g碘，繼續(xù)攪拌至均勻后得到沉積溶液f；
8、步驟五、將c/c基底預(yù)處理后固定在水熱電泳沉積設(shè)備的負(fù)極，隨后置于沉積溶液f中，對(duì)水熱沉積釜加熱并施加電壓進(jìn)行電泳沉積1～20min，將沉積后的自支撐樣品放入烘箱中干燥，最終得到c/c-wn/bi2wo6光電極材料。
9、本發(fā)明還具有以下技術(shù)特征：
10、優(yōu)選的，步驟一和步驟二中所述的洗滌為用去離子水和無(wú)水乙醇依次抽濾洗滌2～5次。
11、優(yōu)選的，步驟一、步驟二和步驟五中所述的干燥為置于烘箱在120～160℃條件下干燥10～16h。
12、優(yōu)選的，步驟五中所述的c/c基底預(yù)處理的過(guò)程包括：在馬弗爐中300～350℃煅燒1～2h，冷卻后放于丙酮、去離子水和無(wú)水乙醇按照體積比為1：(1～2)：(1～2)混合的試劑中超聲1h，然后在60～90℃下烘干1～3h。
13、優(yōu)選的，步驟五中所述的電泳沉積過(guò)程中，加熱溫度為80～160℃，施加的電壓為15～30v。
14、本發(fā)明還保護(hù)一種如上所述的方法制備的c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料及其在光電催化過(guò)程中作為光陽(yáng)極的應(yīng)用。
15、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
16、本發(fā)明合成c/c基氮化鎢/鎢酸鉍光陽(yáng)極材料，該體系通過(guò)分層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效：c/c載體作為導(dǎo)電骨架，提升電荷傳輸效率；中間wn層憑借類(lèi)金屬特性加速電子轉(zhuǎn)移，并降低析氫能壘；外層bi2wo6利用窄帶隙捕獲可見(jiàn)光，與wn形成異質(zhì)結(jié)，促使光生電子向wn遷移、空穴向表面富集，顯著抑制復(fù)合。三者兼顧光吸收-電荷分離-催化反應(yīng)，使整個(gè)體系具有優(yōu)異的的光電催化性能；
17、本發(fā)明以c/c為載體，其具有高導(dǎo)電性，強(qiáng)結(jié)合能，比表面積大，耐腐蝕和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，這有益于增加催化材料的活性位點(diǎn)數(shù)量和提高催化材料的光電性能；
18、本發(fā)明使用水熱電泳沉積技術(shù)，該技術(shù)易于控制，能夠精確定向合成，擁有極大的適用范圍。
1.一種c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟一和步驟二中所述的洗滌為用去離子水和無(wú)水乙醇依次抽濾洗滌2～5次。
3.如權(quán)利要求1所述的c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟一、步驟二和步驟五中所述的干燥為置于烘箱在120～160℃條件下干燥10～16h。
4.如權(quán)利要求1所述的c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述的c/c基底預(yù)處理的過(guò)程包括：在馬弗爐中300～350℃煅燒1～2h，冷卻后放于丙酮、去離子水和無(wú)水乙醇按照體積比為1：(1～2)：(1～2)混合的試劑中超聲1h，然后在60～90℃下烘干1～3h。
5.如權(quán)利要求1所述的c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述的電泳沉積過(guò)程中，加熱溫度為80～160℃，施加的電壓為15～30v。
6.一種如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法制備的c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料。
7.一種如權(quán)利要求6所述的c/c基氮化鎢/鎢酸鉍復(fù)合材料在光電催化過(guò)程中作為光陽(yáng)極的應(yīng)用。