钨酸铋薄膜电极

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。近来就有国外相关报道称，有科研团队使用光催化成功地实现了水制氢气。

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。

目前常用的钨酸铋薄膜电极材料制备方法有两种：溶胶-凝胶法和和离子交换法。基于溶胶-凝胶方法发展起来的 Bi₂WO₆薄膜方法，可使用模版较少，所制备的薄膜形貌单一。离子交换法由于设备要求低，操作简单，同时反应条件温和友好，已经广泛用于制备Bi2WO6薄膜电极材料。但是以WO₃为前驱体的离子交换方法，离子交换温度较高，交换时间较长，同时Bi₂WO₆薄膜与基底钨板间相隔一层WO3，不利于电子的传导。

有研究人员创新了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，衬底为氟掺杂锡氧化物(FTO) 的导电玻璃，将Bi₂WO₆纳米片垂直生长于衬底FTO导电玻璃上，其方案内容如下：

1、将碘化钾粉末和硝酸铋粉末加入到去离子水中，用浓硝酸调节pH，配制得到 浓度为0.02-0.06moL/L，pH＝1.5-1.9的碘氧铋纳米片前驱体溶液；

2、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。在-0.2至-0.05V(相对于银/氯化银电极)电压下沉积1-30min，得到FTO上的碘氧铋纳米片薄膜；

3、将钨酸钠粉末加入到去离子水中，配制得到浓度为0.05-0.2moL/L的钨酸钠水溶液。将钨酸钠水溶液与步骤(2)得到的带有碘氧铋纳米片薄膜的FTO导电玻璃同时放入晶化釜中，在100-140℃水热温度下进行离子交换反应2-12h。最后在500-600℃ 下的空气气氛中进行焙烧1-3h，得到钨酸铋纳米薄膜。

通过本方法所制得的Bi2WO6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。相比于其他半导体材料，可以使水的氧化还原反应发生在相对低的电流强度和低的过电势中, 光电催化性能优越，具有很高的工业价值。

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