[发明专利]一种高纯度ZnO/BiVO4异质微米带的制备方法

说明书

本发明涉及一种高纯度ZnO/BiVO₄异质微米带的制备方法，属于微米带技术领域。该制备方法包括如下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮、五水硝酸铋、双(乙酰丙酮)氧化钒和偶氮二甲酸二异丙酯溶于混合溶剂中，室温下搅拌混合形成前驱体纺丝液；将前驱体纺丝液经静电纺丝得到固态前驱体微米带；将固态前驱体微米带置于原子层沉积系统内，利用二乙基锌与水发生反应，经循环后ZnO沉积在前驱体微米带的表面；将包裹ZnO的前驱体微米带经高温煅烧得ZnO/BiVO₄异质微米带材料。与现有技术相比，本发明中使用二乙基锌，与水强烈发生反应，生成ZnO，通过改变原子层沉积系统内的循环次数有效调控ZnO/BiVO₄异质微米带的结构与组分。

技术领域

本发明涉及一种无机半导体光电材料在光催化剂领域的应用，具体涉及一种高纯度ZnO/BiVO₄异质微米带的制备方法，属于微米带技术领域。

背景技术

BiVO₄是一种性能优异的窄带隙半导体材料，具有可见光吸收能力材料，在光催化降解有机污染物，光电气敏，光催化分解水，光致发光等方面都有潜在的应用。然而，单一相的BiVO₄由于其光生载流子寿命比较短，量子效率低，极大的限制了它在光催化方面的应用。研究表明，BiVO₄与一些半导体耦合后形成异质半导体复合材料，如BiVO₄与ZnO耦合后，BiVO₄在可见光辐照下，受激的产生的高能电子迁移到ZnO的导带上，实现了光生电子和空穴的有效分离，抑制电子-空穴复合几率，从而提高 BiVO₄的光催化能力。

材料实际应用的另外一方面是其结构的优化和精细调控，如微米带相比传统的体材料，其典型的带状结构赋予其大的长径比，显示出更加广泛的应用前景。然而现有技术中还未有文献涉及到 ZnO/BiVO₄异质微米带的制备。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种通过调控原子层沉积系统内的循环次数，实现高纯度 ZnO/BiVO₄异质微米带的制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高纯度 ZnO/BiVO4异质微米带的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

前驱体纺丝液的配制：将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、五水硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)₂)和偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)溶于混合溶剂中，室温下搅拌混合形成前驱体纺丝液；

前驱体微米带的制备：将前驱体纺丝液经静电纺丝得到固态前驱体微米带；

沉积ZnO的前驱体微米带的制备：将固态前驱体微米带置于原子层沉积系统内(ALD)，利用二乙基锌与水发生反应，经循环后ZnO沉积在前驱体微米带的表面；

煅烧处理：将包裹ZnO的前驱体微米带经高温煅烧得 ZnO/BiVO₄异质微米带材料。

本发明采用发泡剂及静电纺丝技术，其中原料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及发泡剂偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)在煅烧处理的过程中分解完全挥发，五水硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)₂)分别提供Bi源和V源供合成BiVO₄。再者，本发明中使用二乙基锌，与水强烈发生反应，生成ZnO，通过改变原子层沉积系统内(ALD)的循环次数有效调控ZnO/BiVO₄异质微米带的结构与组分。