CN107164780B - 一种wo3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法 - Google Patents

一种wo3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107164780B
CN107164780B CN201710250255.7A CN201710250255A CN107164780B CN 107164780 B CN107164780 B CN 107164780B CN 201710250255 A CN201710250255 A CN 201710250255A CN 107164780 B CN107164780 B CN 107164780B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum dot
gqds
graphene quantum
composite membrane
distilled water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710250255.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107164780A (zh
Inventor
刘勇平
林剑飞
杨之书
吕慧丹
米喜红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN201710250255.7A priority Critical patent/CN107164780B/zh
Publication of CN107164780A publication Critical patent/CN107164780A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107164780B publication Critical patent/CN107164780B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/50—Processes
    • C25B1/55—Photoelectrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/024—Anodisation under pulsed or modulated current or potential
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种WO3/GQDs复合光阳极的制备方法，解决了WO3光电转换效率较低的问题。本发明以钨片为基体，含有石墨烯量子点的氟化钠、硫酸钠水溶液为电解液，通过脉冲阳极氧化法，制备出含有石墨烯量子点(GQDs)的多孔三氧化钨复合膜。将复合膜在氮气管式炉中，升至300～700℃，保温3小时，有利于提高WO3/GQDs复合膜的结晶性。相较于单纯的WO3薄膜样品，GQDs/WO3复合膜光电流明显增大，且具有很好的循环寿命。本发明方法简便，易于操作，所制备的GQDs/WO3复合膜具有很高的光催化活性和稳定性。

Description

一种WO3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法
技术领域
本发明属于复合可见光催化剂领域，涉及一种复合光催化材料的制备方法，特别涉及一种纳米WO3/GQDs复合膜光阳极的制备方法。
背景技术
纳米三氧化钨与二氧化钛相比，纳米WO3相应的吸收波长为 410～500nm，且纳米WO3比TiO2禁带宽度窄，所以在可见光条件下纳米WO3具有更良好的光电响应性能，在光电化学反应体系中是一种较为理想的光阳极半导体材料。跟普通半导体材料相比，纳米WO3是间接带隙跃迁的，而且价格低廉、易制备、性能稳定、无毒、无害，在光电化学领域得到了广泛应用，较普遍的是光解水，除此之外还有光降解有机污染物及太阳能电池等，优越的性能也自然引起许多研究小组的关注。
石墨烯量子点，是一种全新的零维的C纳米材料。基于它的结构，石墨烯量子点具有很强的热载流子注入与上转换发光能力。基于这两个优点，石墨烯量子点在光电学领域有着广阔的应用前景。但是，石墨烯量子点因为起步较晚，在光伏能源，光催化的研究领域较少。由于石墨烯量子点具有长久的热力学稳定性，强氧化性及其毒性小，半导体WO3是目前研究应用最多的光催化剂。光催化氧化过程的引发是由紫外光下产生的光生电子/空穴对，这个波长要比纳米WO3对应的带隙能量小。因为要使纳米WO3的活性发生作用，这个波长必须小于可见光波长，所以，要把它的光吸收扩展到可见光范围内。基于这个原因，把石墨烯量子点与纳米三氧化钨结合起来，研究石墨烯量子点/WO3的光电性能有着重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种可见光催化剂纳米三氧化钨/石墨烯量子点复合材料的制备方法，本发明方法简单，易于操作，所制备的WO3复合膜具有很高的光催化活性。
具体步骤为：
(1)脉冲阳极氧化合成多孔WO3,将钨片分别在丙酮、乙醇、蒸馏水中各超声15分钟。设置阳极氧化脉冲电源参数，手动档，给定所需频率50～300Hz，选择所需占空比(能级)为10～30％。电解液为 1mol/L的硫酸铵和0.2％的氟化铵。向电解液分别加入含有5～50mg的石墨烯量子点，调节电压到30～100V，阳极氧化时间进行5～30min 后结束。最后将阳极氧化试片用蒸馏水冲洗，冷风吹干，保存待处理。
(2)将步骤(1)中氧化后的钨片用蒸馏水冲洗干净，吹干，管式炉中充入氮气，待管式炉充满氮气后，以5℃/min的升温速度升温至300～700℃，恒温3h，待其降温后取出，得到W箔表面沉积 WO3/GQDs复合膜光阳极。
所述化学试剂纯度均为化学纯以上纯度。
本发明的有益效果是：
(1)利用马弗炉，进行3小时的烧结，这样会增强多孔三氧化钨的结晶度，也增强光电流。因为烧结后的结晶度的增强，多孔三氧化钨有着更好的稳定性以及耐光腐蚀性。
(2)本发明制备的三氧化钨复合膜，石墨烯量子点很好的嵌入在多孔三氧化钨薄膜内，复合膜的厚度得到增强，经过光电性能的测试，石墨烯量子点对多孔三氧化钨薄膜的光电性能有着重要影响，增强了多孔三氧化钨薄膜光电催化析氧的光电流。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的WO3/GQDs复合光催化剂烧结前后的 X射线衍射图，图中a为烧结前，b为烧结后，c为钨片。
图2是本发明实施例1制备的WO3及GQDs/WO3拉曼光谱图。
图3是本发明实施例1制备的(a，b)石墨烯量子点和(c，d) GQDs/WO3的透射电镜图。
图4是本发明实施例1制备的WO3/GQDs复合光催化剂烧结前后的光电流测试图。
具体实施方式
实施例1：
(1)将钨片(10mm×50mm)用蒸馏水清洗干净，然后分别在丙酮、乙醇、蒸馏水水中各超声15分钟，然后在50℃干燥箱中烘干备用。设置阳极氧化脉冲电源参数，手动档，给定所需频率200HZ，选择所需占空比(能级)为20％。电解液为1mol/L的硫酸铵和0.2％的氟化铵。向电解液分别加入含有5mg的石墨烯量子点，调节电压到50V，阳极氧化时间进行30min后结束。最后将阳极氧化试片用蒸馏水冲洗，冷风吹干，保存待处理。
(2)将步骤(1)中氧化后的钨片用蒸馏水冲洗干净，吹干，阳极氧化面朝上放入2cm×5cm的干净的瓷舟中，管式炉中充入氮气，待管式炉充满氮气后，以5℃/min的升温速度升温至450℃，恒温3h，待其降温后取出，得到纳米WO3/GQDs复合光催化剂。
图4是本发明实施例1制备的WO3/GQDs复合光催化剂烧结前后的光电流测试图。从图中可以看出来，没有烧结之前的三氧化钨，对光照表现不敏感，对光没有响应。光电流明显增强，是因为烧结后的WO3结晶度强，结合力高，这样电子与空穴不易复合。烧结后，多孔三氧化钨还具有很好的稳定性和耐光腐蚀性。
实施例2：
(1)将钨片(10mm×50mm)用蒸馏水清洗干净，然后分别在丙酮、乙醇、蒸馏水水中各超声15分钟，然后在50℃干燥箱中烘干备用。设置阳极氧化脉冲电源参数，手动档，给定所需频率100HZ，选择所需占空比(能级)为30％。电解液为1mol/L的硫酸铵和0.2％的氟化铵。向电解液分别加入含有10mg的石墨烯量子点，调节电压到50V，阳极氧化时间进行20min后结束。最后将阳极氧化试片用蒸馏水冲洗，冷风吹干，保存待处理。
(2)将步骤(1)中氧化后的钨片用蒸馏水冲洗干净，吹干，阳极氧化面朝上放入2cm×5cm的干净的瓷舟中，管式炉中充入氮气，待管式炉充满氮气后，以5℃/min的升温速度升温至450℃，恒温3h，待其降温后取出，得到纳米WO3/GQDs复合光催化剂。
实施例3：
(1)将钨片(10mm×50mm)用蒸馏水清洗干净，然后分别在丙酮、乙醇、蒸馏水水中各超声15分钟，然后在50℃干燥箱中烘干备用。设置阳极氧化脉冲电源参数，手动档，给定所需频率200HZ，选择所需占空比(能级)为20％。电解液为1mol/L的硫酸铵和0.2％的氟化铵。向电解液分别加入含有15mg的石墨烯量子点，调节电压到50V，阳极氧化时间进行30min后结束。最后将阳极氧化试片用蒸馏水冲洗，冷风吹干，保存待处理。
(2)将步骤(1)中氧化后的钨片用蒸馏水冲洗干净，吹干，阳极氧化面朝上放入2cm×5cm的干净的瓷舟中，管式炉中充入氮气，待管式炉充满氮气后，以5℃/min的升温速度升温至600℃，恒温3h，待其降温后取出，得到纳米WO3/GQDs复合光催化剂。

Claims (1)

1.一种WO3/GQDs复合光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)脉冲阳极氧化合成多孔WO3,将钨片分别在丙酮、乙醇、蒸馏水中各超声15分钟，设置阳极氧化脉冲电源参数，手动档，给定所需频率50～300Hz，选择所需占空比为10～30％，电解液为含有硫酸铵、氟化铵、石墨烯量子点的混合水溶液，硫酸铵的浓度为1mol/L，氟化铵为0.2％，石墨烯量子点的浓度为5～50mg/L，调节电压到30～100V，阳极氧化时间进行5～30min后结束，最后将阳极氧化试片用蒸馏水冲洗，冷风吹干，保存待处理；
(2)将步骤(1)中氧化后的钨片用蒸馏水冲洗干净，吹干，管式炉中充入氮气，待管式炉充满氮气后，以5℃/min的升温速度升温至300～700℃，恒温3h，待其降温后取出，得到W箔表面沉积WO3/GQDs复合膜光阳极。
CN201710250255.7A 2017-04-17 2017-04-17 一种wo3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法 Active CN107164780B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710250255.7A CN107164780B (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种wo3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710250255.7A CN107164780B (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种wo3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107164780A CN107164780A (zh) 2017-09-15
CN107164780B true CN107164780B (zh) 2019-04-16

Family

ID=59849279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710250255.7A Active CN107164780B (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种wo3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107164780B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108786807A (zh) * 2018-06-19 2018-11-13 陕西科技大学 一种石墨烯/WO3/Ag复合光催化薄膜的制备
CN112382728A (zh) * 2020-11-13 2021-02-19 中国科学院大连化学物理研究所 一种修饰钙钛矿电池电子传输层的电池方法
CN113066670A (zh) * 2021-03-31 2021-07-02 桂林理工大学 一种SnS2/WO3纳米片阵列光阳极及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100507096C (zh) * 2006-11-24 2009-07-01 大连理工大学 一种多孔状三氧化钨纳米材料的制备方法
KR20130015387A (ko) * 2011-08-03 2013-02-14 인하대학교 산학협력단 광원을 이용한 텅스텐 옥사이드 나노 다공구조 제조방법
US9528192B1 (en) * 2013-01-16 2016-12-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solar powered CO2 conversion
CN104437548A (zh) * 2013-09-12 2015-03-25 华东师范大学 一种可见光光催化薄膜及制备方法以及具有他的照明灯具

Also Published As

Publication number Publication date
CN107164780A (zh) 2017-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Teng et al. Enhanced photoelectrochemical performance of MoS2 nanobelts-loaded TiO2 nanotube arrays by photo-assisted electrodeposition
Zeng et al. A low-cost photoelectrochemical tandem cell for highly-stable and efficient solar water splitting
Sun et al. Effect of anodization voltage on performance of TiO2 nanotube arrays for hydrogen generation in a two-compartment photoelectrochemical cell
Lai et al. Preparation of hybrid WO3–TiO2 nanotube photoelectrodes using anodization and wet impregnation: Improved water-splitting hydrogen generation performance
Li et al. A novel photoelectrochemical cell with self-organized TiO2 nanotubes as photoanodes for hydrogen generation
Liu et al. Efficient photochemical water splitting and organic pollutant degradation by highly ordered TiO2 nanopore arrays
CN108525667A (zh) 金属有机框架衍生四氧化三钴修饰二氧化钛纳米管阵列的制备方法
Li et al. Effect of water and annealing temperature of anodized TiO2 nanotubes on hydrogen production in photoelectrochemical cell
CN108823573B (zh) 一种水热法制备Ni3S2/TiO2纳米管复合膜光阳极的方法
Chen et al. Aerated visible-light responsive photocatalytic fuel cell for wastewater treatment with producing sustainable electricity in neutral solution
CN104835648B (zh) 氧化铋纳米颗粒/二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN101653728B (zh) 铁酸锌/二氧化钛纳米复合可见光光催化剂的制备方法及其应用
CN103361689B (zh) 二氧化钛纳米管阵列光电极的制备方法
Matsuda et al. Well-aligned TiO2 nanotube arrays for energy-related applications under solar irradiation
CN107723777B (zh) 电沉积二硫化钼量子点修饰二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN107164780B (zh) 一种wo3/石墨烯量子点复合膜光阳极的制备方法
Tolod et al. Visible light-driven catalysts for water oxidation: towards solar fuel biorefineries
CN108842168B (zh) 一种两步电化学法制备g-C3N4/MMO复合薄膜光电极
CN107675200A (zh) 一种改性g‑C3N4量子点/TiO2纳米线光阳极及其应用
CN103489651A (zh) 一种硒化镉纳米颗粒修饰二氧化钛纳米管阵列电极材料的制备方法
CN103320839B (zh) 去除有机污染物的二氧化钛纳米管阵列光电极的制备方法
Dubey et al. Synthesis of self-aligned and vertically oriented carbon incorporated titania nanotube for improved photoelectrochemical hydrogen generation
Li et al. Effects of geometric and crystal structures on the photoelectrical properties of highly ordered TiO2 nanotube arrays
CN107326394B (zh) 一种制备具有核壳结构氮化碳修饰二氧化钛光阳极的方法
Wang et al. A micro membrane-less photoelectrochemical cell for hydrogen and electricity generation in the presence of methanol

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20170915

Assignee: GUANGXI GUOBO TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022450000462

Denomination of invention: A Preparation Method of WO3/Graphene Quantum Dot Composite Film Photoanode

Granted publication date: 20190416

License type: Common License

Record date: 20221228

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract