[发明专利]一种采用钒酸铋光电极制氢的方法

说明书

本发明公开了一种采用BiVO₄光电极制氢的方法，包括如下步骤：将乙酰丙酮氧钒、硝酸铋和有机溶剂混合均匀，得前驱体溶液；将前驱体溶液旋涂或电沉积在FTO导电玻璃上，退火制备得到BiVO₄光电极；将羟基酸或其盐溶于水中，制得溶液，羟基酸为同时含有羟基和羧基的有机化合物；以所述BiVO₄光电极为工作电极，以羟基酸或其盐为电解质溶液，采用三电极体系，在光照并外加偏压的作用下制氢。通过简单的旋涂‑退火或电沉积‑退火方法即可得到生长在FTO导电玻璃上的BiVO₄光电极材料，该光电极材料拥有纳米颗粒组成的多孔结构，具有较好的光电化学制氢活性。

技术领域

本发明属于光电化学制氢技术领域，具体涉及一种采用BiVO₄光电极制氢的方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

利用光电化学技术制氢是相对理想的方式，主要是因为：(1)光电化学技术基于太阳能和水，而这两种物质都是无污染的可再生资源；(2)光电化学制氢技术相对简单，可以小规模生产又可以大规模生产。但是，发明人发现，由于现有的光电极实际能量转化效率低，使其制氢效率和实际应用受到了较大的制约。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种采用BiVO₄光电极制氢的方法，可以通过改进BiVO₄光电极的光电化学性能进一步提升其制氢效率，降低制氢所需要的能量损耗。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种采用BiVO₄光电极制氢的方法，包括如下步骤：

将乙酰丙酮氧钒、硝酸铋和有机溶剂混合均匀，得前驱体溶液；

将前驱体溶液旋涂或电沉积在FTO导电玻璃上，退火制备得到BiVO₄光电极；

将羟基酸或其盐溶于水中，制得溶液，羟基酸为同时含有羟基和羧基的有机化合物；

以所述BiVO₄光电极为工作电极，以羟基酸或其盐为电解质溶液，采用三电极体系，在光照并外加偏压的作用下制氢。

上述本发明的有益效果为：

BiVO₄光电极的合成方法简单，通过简单的旋涂-退火或电沉积-退火方法即可得到生长在FTO导电玻璃上的BiVO₄光电极材料，该光电极材料拥有纳米颗粒组成的多孔结构，具有较好的光电化学制氢活性，理论光电流达7.5mA/cm²；通过在水中溶解一定质量的羟基酸或羟基酸盐即可大幅度提升BiVO₄光电极材料的光电化学制氢的性能，如，在1.23Vvs.RHE的偏压下达到15mA/cm²的光电流密度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1所得BiVO₄光电极的相关测试图谱，其中，(a)BiVO₄光电极的SEM表面图，(b)BiVO₄光电极的SEM截面图，(c)BiVO₄光电极的XRD图，(d)BiVO₄光电极的UV-vis漫反射图，(e)BiVO₄光电极的EDX图。