钨酸铋薄膜制备方法

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。

自从 1972年日本科学家报道了紫外灯照射下TiO₂分解水制氢气以来，光电催化方法引起了极大重视。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。所以，光电催化分解水制氢技术是太阳能制氢最具前景的研究方向。

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。

近来，有研究人员提出一种具有光催化性能的Bi₂WO₆纳米薄膜，包括生长在衬底上由Bi₂WO₆纳米结构构成的Bi₂WO₆纳米薄膜层，所述衬底为氟掺杂锡氧化物(FTO)的导电玻璃，厚度为15-60nm，所述Bi₂WO₆纳米薄膜层的厚度为1500- 3000nm。该研究的制备过程如下：

 (1)碘氧铋纳米片前驱体溶液的配制

a)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；

b)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。

(2)碘氧铋纳米片薄膜的制备

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。

(3)Bi2WO6纳米薄膜的制备

a)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。

b)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。

纳米钨酸铋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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