CN107159311A - 一种花状钨酸铋‑卟啉复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种花状钨酸铋‑卟啉复合材料，该复合材料由花状钨酸铋和卟啉组成。通过先将花状钨酸铋沉积在载体上，再将载体浸入卟啉溶液中，浸泡，得到所述的复合材料。该复合材料可以克服钨酸铋自身量子效率低的问题，显著提高钨酸铋的光电性能，可作为一种优良的光电材料使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种花状钨酸铋-卟啉复合材料及其制备方法。
背景技术
随着能源危机以及环境污染的日益严重，如何开发高效、环保、低成本的能源已变的迫不及待。太阳能作为一种理想、高效、可再生的能源已被更多研究者所关注，他们致力于研究新型光催化剂，而钨酸铋作为一种可见光半导体具有无毒、稳定、窄的带隙，良好的光捕获能力等优点，用于光解水产氢产氧光催化有机选择性合成光催化降解有机污染物等，引起人们的广泛关注。但是单纯的钨酸铋由于自身量子效率低严重限制其光电性能，因此研究其复合材料作为改善光电性能的有效途径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种花状钨酸铋-卟啉复合材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种花状钨酸铋-卟啉复合材料，所述复合材料由花状钨酸铋和卟啉组成。
优选地，所述卟啉为四羧基苯基卟啉或四羧基苯基卟啉锌。
上述复合材料的制备方法，包括：
先将花状钨酸铋沉积在载体上，再将载体浸入卟啉溶液中，浸泡，得到所述的复合材料。
优选地，采用电泳沉积法将花状钨酸铋沉积在载体：将花状钨酸铋、碘和丙酮混匀得到混合液，以导电玻璃为载体，通直流电进行电泳沉积，沉积完成后，对载体进行干燥、烘烤。
更优选地，花状钨酸铋与碘的质量比为3～4:1～2。
更优选地，所述混合液中花状钨酸铋的浓度为0.5～0.8g/L。
更优选地，直流电电压为8～12v，每次2～4分钟，沉积2～3次，烘烤温度为500℃。
优选地，所述卟啉溶液为浓度为0.005mmol/L的四羧基苯基卟啉或四羧基苯基卟啉锌的乙醇溶液。
上述复合材料作为光电材料在制备光电器件中的应用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的Bi2WO6，TCPP/Bi2WO6，Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料的扫描电子显微镜图。
图2为本发明的Bi2WO6，TCPP/Bi2WO6，Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料的傅里叶红外谱图。
图3为本发明的Bi2WO6，TCPP/Bi2WO6，Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料以及TCPP的
i-t curve图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1）花状钨酸铋制备：将0.79g五水合硝酸铋和0.23g钨酸钠加入25ml水中，超声水浴60℃，搅拌均匀，调节pH至2～2.5，在反应釜中进行水热反应28～30小时，降温冷却，用二次水和乙醇分别洗涤，干燥10～12小时后，得到淡黄色的固体样品也就是钨酸铋，然后将产物在研钵中研磨成粉末后放置待用。
2）采用浸泡自组装法制备复合材料：首先，通过电泳沉积的方法将花状钨酸铋沉积负载到FTO导电玻璃上，电泳沉积过程为：将6～8mg花状钨酸铋、2～4mg碘和10～12ml丙酮混均，将FTO导电玻璃加入上述混合液中，通直流电8～12v，每次沉积所用的时间为2～4分钟，沉积2～3次即可，沉积后，FTO导电玻璃先在50～60℃干燥10～12h，完后进一步在管式炉中烧，烘烧温度为500℃。然后将FTO导电玻璃放入浓度为0.005mmol/L的四羧基苯基卟啉（TCPP）的乙醇溶液中，在暗处浸泡20～24h即得负载在FTO导电玻璃上的花状钨酸铋-四羧基苯基卟啉(TCPP/Bi2WO6)复合材料。
实施例2
与实施例1不同在于，将沉积了花状钨酸铋的FTO导电玻璃放入浓度为0.005mmol/L的四羧基苯基卟啉锌（Zn-TCPP）的乙醇溶液中，在暗处浸泡20～24h即得负载在FTO导电玻璃上的花状钨酸铋-四羧基苯基卟啉锌(Zn-TCPP/Bi2WO6)复合材料。
图1为本发明的花状Bi2WO6，TCPP/Bi2WO6，Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料的扫描电子显微镜图；其中，图A为Bi2WO6的扫描电子显微镜图，图B为TCPP/Bi2WO6复合材料的扫描电子显微镜图，图C为Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料的扫描电子显微镜图。由图1可以看出：A图中合成的Bi2WO6为花瓣状结构，而B，C图是复合材料的电镜图，可以看出卟啉成功的复合在Bi2WO6上，同时复合后钨酸铋的形貌有部分的坍塌，但整体形貌并没有变化。
图2为本发明的花状Bi2WO6，TCPP/Bi2WO6，Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料的傅里叶红外谱图；由图2可以看出：在400-1000cm-1的范围内有Bi-O，W-O和W-O-W的伸缩振动吸收峰，从红外图可以看出Bi2WO6已成功制备得到，这主要证明了钨酸铋的存在。而在1000-1500 cm-1之间出现了卟啉的小峰，说明材料是成功复合的。
图3为本发明的Bi2WO6，TCPP/Bi2WO6，Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料以及TCPP的
i-t curve图。在CHI900电化学工作站上做i-t curve测试，所用的电解质为0.5 mol/LNa2SO4溶液，所用的偏压为0.3V，光开关的时间为10秒，采用三电极体系，所用的工作电极为银丝，参比电极为银氯化银电极，对电极为铂电极。由图3可以看出，TCPP/Bi2WO6，
Zn-TCPP/Bi2WO6复合材料的光电流分别是钨酸铋四倍和六倍，光电流越大也就说明光照后电子空穴复合的几率相应的越少，从而有效的提高了钨酸铋的光电响应。本发明的复合材料中的卟啉具有敏化作用可以提高光吸收能力，另一方面卟啉是一种p型有机半导体与钨酸铋之间能形成异质结，能够很好的降低电子空穴复合几率，而且这两种材料在能级结构上也是匹配的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种花状钨酸铋-卟啉复合材料，所述复合材料由花状钨酸铋和卟啉组成。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述卟啉为四羧基苯基卟啉或四羧基苯基卟啉锌。
3.权利要求1所述复合材料的制备方法，包括：
先将花状钨酸铋沉积在载体上，再将载体浸入卟啉溶液中，浸泡，得到所述的复合材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：采用电泳沉积法将花状钨酸铋沉积在载体：将花状钨酸铋、碘和丙酮混匀得到混合液，以导电玻璃为载体，通直流电进行电泳沉积，沉积完成后，对载体进行干燥、烘烤。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：花状钨酸铋与碘的质量比为3～4:1～2。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述混合液中花状钨酸铋的浓度为0.5～0.8g/L。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：直流电电压为8～12v，每次2～4分钟，沉积2～3次，烘烤温度为500℃。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述卟啉溶液为浓度为0.005mmol/L的四羧基苯基卟啉或四羧基苯基卟啉锌的乙醇溶液。
9.权利要求1所述复合材料的应用，其特征在于，所述复合材料作为光电材料在制备光电器件中的应用。
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2017
- 2017-04-25 CN CN201710279082.1A patent/CN107159311A/zh active Pending
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