[发明专利]一种Pt/BiVO4

说明书

本发明涉及一种通过光电技术制备Pt/BiVO₄/Bi₂O₃催化剂的方法及其在光电催化中的应用。具体包括如下步骤：(1)首先采用浸渍氢还原法制备Pt/BiVO₄；(2)将Pt/BiVO₄涂覆到导电基底，置于碱性电解液中，进行电化学处理，同时用氙灯作为光源辐照涂覆在导电基底上的Pt/BiVO₄，即得到Pt/BiVO₄/Bi₂O₃催化剂。本发明优势在于，光电作用下BiVO₄表面原位生成Bi₂O₃，得到BiVO₄/Bi₂O₃异质结，具有界面面积大、界面接触紧密等特点；本发明所涉及的Pt/BiVO₄/Bi₂O₃对甲醇等电催化氧化和光电催化氧化具有良好的催化性能。此外，本发明所涉及的制备工艺简单、绿色环保。

技术领域

本发明属于光电催化材料领域，特指一类负载贵金属铂(Pt)的钒酸铋(BiVO₄)/氧化铋(Bi₂O₃)催化剂的制备方法，及其在光电催化氧化反应中的应用。

技术背景

直接甲醇燃料电池因其甲醇来源广泛、能量密度高、环境污染小、燃料存储加注方便等优点，受到越来越多的关注。然而，受限于阳极甲醇氧化动力学过程缓慢、催化剂铂用量高且易受甲醇氧化中间物种CO毒化等问题，使得甲醇燃料电池能量转换效率较低。近年来，文献中报道利用光能辅助调变甲醇电氧化反应过程，可提高反应速率。据文献(Physical Chemistry Chemical Physics 16(28)(2014)14800-14807；EnergyTechnology 5(8)(2017)1292-1299.)报道，二氧化钛(TiO₂)和硫化镉(CdS)作为半导体光响应材料，与催化剂Pt复合后，在光辐照条件下对甲醇的电氧化性能均比无光辐照条件下显著提升。文献(Journal of Electroanalytical Chemistry,2014，727，135-140)利用WO₃作为光催化剂，负载铂纳米粒子后，可见光辐照下，Pt/WO₃对甲醇的电催化氧化性能提高了20％。文献(Electrochimica Acta,2017,245,863-871.)利用CuI和TiO₂光催化剂负载铂纳米粒子，与传统电催化氧化相比，在光照条件下，Pt-CuI/TiO₂对甲醇氧化的电催化活性提高了4倍。文献(Journal of Colloid and Interface Science,2019,552,179-185)利用二维超薄钨酸铋(Bi₂WO₆)纳米片光催化剂负载铂纳米粒子，在模拟太阳光辐照条件下，Pt/Bi₂WO₆对甲醇的电催化氧化活性是暗场条件下的5.1倍，表现出了优异的甲醇氧化性能。