石墨烯镍铁羟基氧化物共修饰三氧化钨光电极

三氧化钨复合光电极及其制备方法、和在光电催化分解水中的应用利用半导体光电催化技术将太阳能通过水分解转化为氢能，并以氢气这种化学能的形式存储然后利用，是解决目前能源危机最有希望的方式之一。

三氧化钨(WO₃)是一种n型间接带隙半导体，禁带宽度为2.5～2.8eV，理论吸收边带为430～500nm，具有独特的光电化学性质。因其禁带宽度比较窄、空穴所在的价带电位比较高(+3.10～3.20V vs.NHE)，是一种非常具有应用前景的氧化物半导体催化剂。此外，石墨烯具有比表面积大，电荷载流子迁移率高和电阻率低且化学稳定性好等优势，在光电催化领域，石墨烯修饰半导体光电极，不仅有助于提高材料的导电性，而且对光的吸收也有贡献，在提高光电极的光电催化活性方面也有广泛应用。有学者通过还原石墨烯镍铁羟基氧化物共修饰三氧化钨光电极，来提高电荷转移效率。其包括以下步骤：

(1)将钨酸和聚乙烯醇加入过氧化氢溶液中，搅拌至形成均匀溶液，得到种子层溶液；将种子层溶液采用旋涂法涂覆于导电玻璃上，再将经过涂覆的导电玻璃升温至450～550℃，保温1.5～3小时后，冷却至室温，得到基片；其中，过氧化氢溶液中钨酸的加入量为70～80g/L、聚乙烯醇的加入量为20～40g/L；

(2)将钨酸的过氧化氢溶液、草酸、尿素、盐酸加入乙腈中，搅拌至形成均匀溶液，得到水热反应液；将步骤(1)所得基片置于水热反应液中，于160～200℃水热反应1～6小时，冷却至室温后取出，经洗涤、干燥，再于450～550℃保温1.5～3小时后，冷却至室温，得到三氧化钨纳米片光电极；其中，钨酸、草酸、尿素、盐酸及乙腈的摩尔比为(6～9)∶(10～20)∶(15～25)∶(100～200)∶(1×104～1.5×104)；

(3)将氧化石墨烯的水溶液采用旋涂法涂覆于步骤(2)所得三氧化钨纳米片光电极上，得到氧化石墨烯修饰三氧化钨光电极；在氩气或氮气气氛下，将氧化石墨烯修饰三氧化钨光电极升温至450～550℃，保持1.5～3小时后，冷却至室温，得到还原石墨烯修饰三氧化钨光电极；

(4)以步骤(3)所得还原石墨烯修饰三氧化钨光电极为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极构成三电极体系，以含有三氯化铁、氯化镍、4.5～5.5mmol/L氟化钠、0.08～0.12mol/L氯化钾和0.98～1.02mol/L过氧化氢的水溶液为电解液，采用循环伏安法从-0.5±0.05V到0.5±0.05V vs.SCE的电位区间进行循环扫圈，然后取出工作电极，经洗涤、干燥，即得

将三氧化钨水热生长到导电玻璃表面，然后将还原石墨烯和镍铁羟基氧化物附着在半导体材料表面，形成均匀的助催化层；采用还原石墨烯和镍铁羟基氧化物共修饰三氧化钨光电极，在还原石墨烯和镍掺杂羟基氧化铁的协同作用下，提高了光电极的导电性和光生载流子的转移效率，促进了电极界面氧析出反应，最终提高光电极光电催化分解水的效率，该方法也适用于修饰其它半导体应用于光电催化、光电化学传感器和电催化等领域。 

• < 前へ
• 次へ >