[发明专利]一种BiVO4

说明书

本发明涉及光解水技术领域，且公开了一种BiVO₄负载Fe掺杂WO₃修饰石墨烯的复合光催化剂，BiVO₄和Fe掺杂WO₃形成异质结结构，由于Fe掺杂WO₃的导带比BiVO₄更负，而价带位置更高，通过异质结传输机制，使BiVO₄导带产生的光生电子，通过石墨烯量子点迁移到Fe掺杂WO₃的导带上，而Fe掺杂WO₃价带上的空穴传输到BiVO₄的价带上，在异质结传输作用和石墨烯量子点电子受体的协同作用下，使复合光催化剂的光生载流子有效发生分离，避免光生电子和空穴的重组和复合，从而产生大量的光生电子和空穴，将水分别还原生成氢气，以及氧化生成氧气，从而实现高效的光解水产氢过程。

技术领域

本发明涉及光解水技术领域，具体为一种BiVO₄负载Fe掺杂WO₃修饰石墨烯的复合光催化剂和制法。

背景技术

光催化分解水产氢气是一项新型高效的制氢方法，在光解水制氢过程中通常需要加入光催化剂，并且要求光催化剂的导带电位比氢电极电位更负，价带电位比氧电极电位更正，当光辐射在光催化剂上时，光催化剂的电子吸收能量受到激发，从光催化剂的价带跃迁到导带上，而空穴留在价带上，使光生载流子发生分离，强还原性的光生电子将水还原生成氢气，强氧化性的空穴将水氧化生成氧气，从而完成光催化分解水的整个过程。

近年来开发新型高效的光催化产氢催化剂是一项热点研究，传统的光催化剂主要为过渡金属氧化物，如TiO₂、ZnO、WO₃、Cu₂O、Fe₂O₃等，其中WO₃具有廉价易得、形貌可控、禁带宽度较窄、光化学活性高等优点，在光催化领域中具有重要的应用，但是WO₃的光生电子和空穴很容易发生重组，严重影响了其光催化分解水产氢活性，而构建异质结结构，使提高WO₃光催化活性的有效方法。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种BiVO₄负载Fe掺杂WO₃修饰石墨烯的复合光催化剂和制法，解决了单一的WO₃光催化剂的光解水产氢效率很低的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种BiVO₄负载Fe掺杂WO₃修饰石墨烯的复合光催化剂，所述BiVO₄负载Fe掺杂WO₃修饰石墨烯的复合光催化剂的制法如下：

(1)向pH为1.5-2的盐酸溶液中加入Na₂WO₄和Fe(NO₃)₃，搅拌溶解后加入异丙醇，将溶液倒入反应釜中进行晶化反应，反应结束后过滤溶剂，去离子水洗涤产物至中性，然后置于马弗炉中进行煅烧处理，得到海胆状纳米Fe掺杂WO₃。

(2)向去离子水中加入Bi(NO₃)₃、NH₄VO₃和石墨烯量子点，超声分散至均匀，调节溶液的pH至3-4，将溶液倒入反应釜中进行晶化反应，过滤溶剂，去离子水洗涤产物，得到花状BiVO₄负载石墨烯。

(3)向去离子水中加入海胆状纳米Fe掺杂WO₃和花状BiVO₄负载石墨烯，超声分散后将溶液真空干燥，混合产物置于马弗炉中煅烧处理，得到BiVO₄负载Fe掺杂WO₃修饰石墨烯的复合光催化剂。