钨酸铋也能光催化制氢

化石燃料的过度使用造成全球气温持续上升，寻找新的清洁能源变得迫在眉睫。在现有的新兴能源中，太阳能作为一种取之不尽的无污染的能源而备受关注。小编曾在11月2日的钨业新闻里介绍关于光催化技术海水制氢的文章，实际上，在钨家族中，不仅是新单层材料二硫化钨，传统的钨酸铋、钨酸锌、钨酸铯、钨酸银、磷钨杂多酸等都是优良的光催化剂材料，在此介绍也可用于光催化制氢的材料—钨酸铋。

光电催化分解水制氢技术，基于太阳能和水这两种可再生物质，没有副产物，不会污染环境，同时光电催化技术兼顾小规模应用与大规模开发，与传统的二氧化钛等半导体材料相比，钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种间接带隙跃迁的半导体材料，具有较窄的禁带宽度(2.75-2.9eV)，吸收光的波长可延伸到可见光区域(450nm)，具有良好的化学稳定性。相对于三氧化钨(WO₃)来说，其价带位置更加靠近氢的还原电势，使水分解反应可在更低的偏压下进行。

纳米薄膜具有大比表面积的一维纳米片的纳米形貌，为光生电子和空穴提供直接顺畅的传输路径，可以有效地促进电子传递到材料的界面中。制取钨酸铋光催化剂薄膜需要经过以下过程：

1、将FTO导电玻璃先后依次在去离子水、丙酮和乙醇溶液中超声10min，经去离子水洗净，吹干备用；

2、将3.32g碘化钾粉末和0.9702g硝酸铋粉末加入到60mL去离子水中，并用体积份数为65-68％的商用浓硝酸调节pH至1.7，最终制得pH＝1.7的浓度为0.04moL/L的 碘氧铋纳米片前驱体溶液。

3、采用标准三电极装置进行阴极电沉积步骤。将FTO导电玻璃作为工作电极，铂片电极作为对电极，银/氯化银电极作为参比电极。将碘氧铋纳米片前驱体溶液作为阴极电沉积过程的电沉积溶液。在-0.1V(相对于银/氯化银电极)电压下沉积10min。得到FTO上的碘氧铋纳米片薄膜。

4、将1.316g钨酸钠粉末加入到40mL去离子水中，配制得40mL浓度为0.1moL/L 的钨酸钠离子交换溶液。将碘氧铋纳米片薄膜，碘氧铋薄膜面朝上，斜放置于晶化釜中，加入离子交换溶液，在120℃条件下进行4h的离子交换过程，制备Bi₂WO₆纳米薄膜， 用去离子水洗涤，室温下干燥。

5、将制备的Bi₂WO₆纳米薄膜进行焙烧处理，马弗炉焙烧条件为：升温速度2℃/min， 升温至550℃，保持2h，自然降温，得到Bi₂WO₆纳米薄膜。

钨酸铋纳米薄膜能够作为一种高效的光电阳极材料，可用于光电化学池光解水制氢，能高效的将太阳能转化为清洁能源，有效缓解当今化石燃料短缺、环境污染严重的问题。

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