CN107316748B - 高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，属于光电催化技术领域。所述纳米带的主要组成元素为Zn、Bi、V、O，Zn、O元素在微米带中的主要表现形式为ZnO，Bi、V、O元素在微米带中的表现形式为BiVO4，ZnO/BiVO4异质核壳微米带的结构为BiVO4纳米颗粒核与ZnO微米带壳。高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带具有较高的高效性和稳定性，可有效地应用在光电催化。本发明使用二乙基锌与水强烈发生反应，生成ZnO，通过改变原子层沉积系统内的循环次数有效调控ZnO/BiVO4异质核壳微米带的结构与组分，使其具有核壳结构，且制备工艺简单可控，具有很好的重复性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，属于光电催化技术领域。
背景技术
能源危机(煤炭石油等石化能源日益枯竭)及环境污染(雾霾、废弃塑料等)，是当今全球高速发展面临的两个重大问题。目前，能源主要以传统化石燃料(煤、石油、天然气等)为主，均为不可再生能源，且地球储量有限，无法满足人类社会可持续发展的要求。氢能被认为是一种理想的新能源，具有燃烧热值高、资源丰富、燃烧性能好、清洁无污染、存储多样化、减轻燃料自重以及利用形式多样化等优点。利用半导体太阳能光电催化分解水制氢，被认为是彻底解决环境污染和能源短缺问题有效手段之一，具有诱人的前景。在半导体材料家族中，含铋(Bi)复合氧化物类半导体的价带，是由Bi的6s轨道和O2p轨道杂化而成，使得其价带位置相比传统氧化物半导体更负一些，因而拥有更窄的禁带宽度，具备良好的可见光响应特性。铜氧化物的代表BiVO4为窄带隙半导体，在光催化降解有机污染物，光催化分解水，光电催化、光致发光等方面都有潜在的应用。然而，单一相的BiVO4由于其光生载流子寿命比较短，量子效率低，极大的限制了它在光催化方面的应用。研究表明，BiVO4与一些半导体耦合后形成异质半导体复合材料，如BiVO4与ZnO耦合后，BiVO4在可见光辐照下，受激的产生的高能电子迁移到ZnO的导带上，实现了光生电子和空穴的有效分离，抑制电子-空穴复合几率,从而提高BiVO4的光催化能力。核壳结构的微米带结构是一种典型的微观几何构造，赋予其高的长径比和良好的电荷迁移能力，在光电催化反应中能够保持高效稳定的光催化活性。因此，基于以上讨论，如能探索一种有效的方法制备具有核壳结构的BiVO4/ZnO异质核壳微米带，将有望解决目前传统单相BiVO4材料存在的主要问题，有力推动光电催化技术在太阳能转换领域的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，工艺简单，生产方便，核壳微米带的催化活性高且稳定。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：高纯度 ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，所述纳米带的主要组成元素为Zn、Bi、V、O，Zn、O元素在微米带中的主要表现形式为ZnO，Bi、V、O元素在微米带中的表现形式为BiVO4， ZnO/BiVO4异质核壳微米带的结构为BiVO4纳米颗粒核与ZnO 微米带壳。
作为优选，所述微米带的宽度2-4μm，厚度为50-300nm。
作为优选，ZnO与BiVO4的含量比值为1-9:1。
高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用的具体步骤为：
将ZnO/BiVO4异质核壳微米带先超声分散，然后用旋涂仪涂覆到FTO导电玻璃的导电面上，并置于马弗炉中进行退火处理；
以退火处理后ZnO/BiVO4异质核壳微米带为工作电极，以铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在光照射下发生催化反应。
本发明高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用中采用旋涂仪将分散后的微米带涂覆到FTO导电玻璃的表面，再经过马弗炉退火处理，可进一步牢固ZnO/BiVO4异质核壳微米带与ZnO/BiVO4异质核壳微米带的接触。
作为优选，所述高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带的制备方法包括如下步骤：
前驱体纺丝液的配制：将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)2)和偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)溶于混合溶剂中，室温下搅拌混合形成前驱体纺丝液；
前驱体微米带的制备：将前驱体纺丝液经静电纺丝得到固态前驱体微米带；
沉积ZnO的前驱体微米带的制备：将固态前驱体微米带置于原子层沉积系统内(ALD)，利用二乙基锌与水发生反应，经循环后ZnO沉积在前驱体微米带的表面；
煅烧处理：将包裹ZnO的前驱体微米带经高温煅烧得 ZnO/BiVO4异质核壳微米带材料。
本发明采用发泡剂及静电纺丝技术，其中原料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及发泡剂偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)在煅烧处理的过程中分解完全挥发，五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)2)分别提供Bi源和V源供合成BiVO4。再者，本发明中使用二乙基锌，与水强烈发生反应，生成ZnO，通过改变原子层沉积系统内(ALD)的循环次数有效调控ZnO/BiVO4异质核壳微米带的结构与组分。
进一步优选，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分子量1300000的聚乙烯吡咯烷酮与分子量40000的聚乙烯吡咯烷酮按质量比 0.5-1:0.3的混合物。如果只用其中一种分子量的聚乙烯吡咯烷酮只能形成纳米纤维，只有采用分子量1300000的聚乙烯吡咯烷酮与分子量40000的聚乙烯吡咯烷酮按质量比0.5-1:0.3混合才可以形成BiVO4纳米带，其原因在于，在静电力的作用下，不同分子量PVP分层形成核壳结构，低分子量的PVP占据内层，高分子量的PVP占据外层，内层低分子量由于大量溶剂的挥发，逐渐倒塌，在外层PVP力的作用下逐渐形成扁平状。
进一步优选，聚乙烯吡咯烷酮、五水硝酸铋(Bi (NO3)3·5H2O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)2)的质量比为1： (1-1.5)：(0.5-0.8)。
进一步优选，所述的混合溶剂为无水乙醇、冰醋酸、二甲基甲酰胺的混合液。无水乙醇的加入可以溶解PVP，五水硝酸铋与双(乙酰丙酮)氧化钒在水中的溶解度不高，采用二甲基甲酰胺增加盐的溶解度，冰醋酸可抑制水解。
再进一步优选，无水乙醇、冰醋酸、二甲基甲酰胺三者的质量比为(1-1.5)：1：(1-1.5)。
进一步优选，所述静电纺丝的方法具体为：将前驱体纺丝液注入针管内，并置于静电纺丝机上，金属针头作电纺丝阳极，锡箔或铁丝网作接收材料的阴极，在高压下进行静电纺丝，然后从锡箔或铁丝网上收集，经干燥处理得到固态前驱体微米带。
再进一步优选，静电纺丝中前驱体纺丝液注入针管内的注射速度为0.4-1.5ml/h，静电纺丝中所述阳极与阴极之间的距离为 18cm-22cm，所述高压为10kV-13kV。
再进一步优选，干燥处理的温度为70-100℃。
再进一步优选，所述循环的次数为300-500。
进一步优选，所述高温煅烧为在煅烧温度480-520℃下保温煅烧1-3h。为了提高ZnO/BiVO4复合材料的结晶度，本发明在空气气氛下进行煅烧。
与现有技术相比，高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带具有较高的高效性和稳定性，可有效地应用在光电催化。本发明使用二乙基锌与水强烈发生反应，生成ZnO，通过改变原子层沉积系统内(ALD)的循环次数有效调控ZnO/BiVO4异质核壳微米带的结构与组分，使其具有核壳结构，且ZnO/BiVO4异质核壳微米带的制备方法工艺简单可控，具有很好的重复性。
附图说明
图1为实施例1中制得的Bi(NO3)3/VO(accac)2/DIPA/PVP固态前驱体微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图2为实施例1中制得的Bi(NO3)3/VO(accac)2/DIPA/PVP固态前驱体微米带横截面扫描电镜(SEM)图；
图3为实施例1中Bi(NO3)3/VO(accac)2/DIPA/PVP/ZnO前驱体微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图4为实施例1中Bi(NO3)3/VO(accac)2/DIPA/PVP/ZnO前驱体微米带横截面扫描电镜(SEM)图；
图5为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图6为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带横截面扫描电镜(SEM)图；
图7为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带高倍扫描电镜(SEM)图
图8为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的X 射线衍射(XRD)图；
图9为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的能谱图(EDS)图；
图10为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的X 射线光电子能谱(XPS)图；
图11为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的低倍透射电镜图(TEM)图；
图12为实施例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的高分辨透射电镜图(HRTEM)图；
图13为实施例2所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图14为实施例2所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带高倍扫描电镜(SEM)图
图15为实施例2所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的X 射线衍射(XRD)图；
图16为实施例2所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的能谱图(EDS)图；
图17为实施例3所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图18为实施例3所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带高倍扫描电镜(SEM)图
图19为实施例3所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的X 射线衍射(XRD)图；
图20为实施例3所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的能谱图(EDS)图；
图21为实施例4所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图22为实施例4所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带高倍扫描电镜(SEM)图
图23为实施例4所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的X 射线衍射(XRD)图；
图24为实施例4所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的能谱图(EDS)图；
图25为实施例5所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图26为实施例5所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带高倍扫描电镜(SEM)图
图27为实施例5所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的X 射线衍射(XRD)图；
图28为实施例5所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的能谱图(EDS)图；
图29为对比例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带低倍扫描电镜(SEM)图；
图30为对比例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带高倍扫描电镜(SEM)图；
图31为对比例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的X 射线衍射(XRD)图；
图32为对比例1所制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的能谱图(EDS)图；
图33为本发明实施例1-5中ZnO/BiVO4异质核壳微米带以及对比例1中BiVO4微米带作为光电催化阳极材料时在不同偏压下的暂态光电流密度对比图。
图34为本发明实施例1-5中ZnO/BiVO4异质核壳微米带以及对比例1中BiVO4微米带作为光电催化阳极材料时随着光照时间的延长的光电流密度对比图。
图35为本发明实施例1-5中ZnO/BiVO4异质核壳微米带以及对比例1中BiVO4微米带作为光电催化阳极材料时阻抗对比图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
分别称取分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.7g和分子量为40000的PVP0.3g溶解于含有2.5g无水乙醇、2.0g冰醋酸和2.5g二甲基甲酰胺的混合溶剂中，室温下搅拌混合3小时后加入1.21g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、0.662g双(乙酰丙酮) 氧化钒(VO(acac)2)和1.0g偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA) 并继续搅拌3小时得到前驱体纺丝液。将纺丝液静置后量取5ml 注入塑料针管内，并置于静电纺丝机上，设置注射速度为1ml/h。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝，制备BiVO4有机前驱体材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得有机前驱体材料。图1与图2为获得的有机前驱体材料的典型的扫描电镜(SEM)图，表明所获得的前驱体材料具有典型的微米带结构，其带宽为3.5μm，厚度为230nm。随后，将该前躯体置于原子层沉积(ALD)系统内沉积ZnO，经过400个循环次数后，在前驱体微米带表面包裹一定厚度的ZnO，如图3和图 4所示。将经过ALD沉积ZnO后的有前驱体微米带置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温2小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。将该实施例中制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带在不同放大倍数下进行扫描电镜(SEM)，结果如图5、图6和图7所示，表明所制备的材料为高纯度微米带，宽度为2.5μm，厚度为100nm。图8为其相应的X射线衍射图，表明所制备的微米带为 ZnO/BiVO4复合材料。图9为其对应的元素分布能谱(EDS)图，进一步表明ZnO/BiVO4异质核壳微米带中ZnO与BiVO4的含量比值为7:1。图10为其对应的X射线光电子能谱(XPS)图片，进一步说明ZnO/BiVO4异质核壳微米带由Bi、V、O和Zn四种元素组成。图11为所制备的ZnO/BiVO4异质核壳微米带的TEM图片，说明了该材料为BiVO4纳米颗粒核与ZnO微米带壳ZnO/BiVO4核壳异质核壳微米带结构。图12为其对应的高分辨透射电镜照片 (HRTEM)，再次证实了该微米带由ZnO和BiVO4组成。
实施例2
与实施例1的区别仅在于，本实施例中固态前驱体微米带在原子层沉积(ALD)系统内沉积ZnO时，经过100个循环次数，其他与实施例1相同，此处不再累述。
所制备得到的材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM) 如图13和图14所示，表明所制备的材料为微米带。图15为其相应的X射线衍射图，表明所制备的微米带为ZnO/BiVO4复合材料。图16为其相应的元素分布能谱(EDS)图，说明该材料由Bi、V、 O和Zn四种元素组成，且表明ZnO/BiVO4异质核壳微米带中ZnO 与BiVO4的含量比值为1:1。
实施例3
与实施例1的区别仅在于，本实施例中固态前驱体微米带在原子层沉积(ALD)系统内沉积ZnO时，经过200个循环次数，其他与实施例1相同，此处不再累述。
所制备得到的材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM) 如图17和图18所示，表明所制备的材料为微米带。图19为其相应的X射线衍射图，表明所制备的微米带为ZnO/BiVO4复合材料。图20为其相应的元素分布能谱(EDS)图，说明该光电催化阳极材料由Bi、V、O和Zn四种元素组成，且表明ZnO/BiVO4异质核壳微米带中ZnO与BiVO4的含量比值为3:1。
实施例4
与实施例1的区别仅在于，本实施例中固态前驱体微米带在原子层沉积(ALD)系统内沉积ZnO时，经过200个循环次数，其他与实施例1相同，此处不再累述。
所制备得到的材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM) 如图21和图22所示，表明所制备的材料为微米带。图23为其相应的X射线衍射图，表明所制备的微米带为ZnO/BiVO4复合材料。图24为其相应的元素分布能谱(EDS)图，说明该光电催化阳极材料由Bi、V、O和Zn四种元素组成，且表明ZnO/BiVO4异质核壳微米带中ZnO与BiVO4的含量比值为5:1。
实施例5
与实施例1的区别仅在于，本实施例中固态前驱体微米带在原子层沉积(ALD)系统内沉积ZnO时，经过200个循环次数，其他与实施例1相同，此处不再累述。
所制备得到的材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM) 如图25和图26所示，表明所制备的材料为微米带。图27为其相应的X射线衍射图，表明所制备的微米带为ZnO/BiVO4复合材料。图28为其相应的元素分布能谱(EDS)图,说明该光电催化阳极材料由Bi，V，O和Zn四种元素组成，且表明ZnO/BiVO4异质核壳微米带中ZnO与BiVO4的含量比值为9:1。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，本实施例中分子量1300000的聚乙烯吡咯烷酮与分子量40000的聚乙烯吡咯烷酮按质量比 0.8:0.3，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，本实施例中分子量1300000的聚乙烯吡咯烷酮与分子量40000的聚乙烯吡咯烷酮按质量比 0.5:0.3，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例8
与实施例1的区别仅在于，本实施例中分子量1300000的聚乙烯吡咯烷酮与分子量40000的聚乙烯吡咯烷酮按质量比1:0.3，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例9
与实施例1的区别仅在于，本实施例中聚乙烯吡咯烷酮、五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)2)的质量比为1：1.4：0.7，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例10
与实施例1的区别仅在于，本实施例中聚乙烯吡咯烷酮、五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)2)的质量比为1：1：0.5，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例11
与实施例1的区别仅在于，本实施例中聚乙烯吡咯烷酮、五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、双(乙酰丙酮)氧化钒(VO(acac)2)的质量比为1：1.5：0.8，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例12
与实施例1的区别仅在于，本实施例中无水乙醇、冰醋酸、二甲基甲酰胺三者的质量比为1.2：1：1.4，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例13
与实施例1的区别仅在于，本实施例中无水乙醇、冰醋酸、二甲基甲酰胺三者的质量比为1.5：1：1，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例14
与实施例1的区别仅在于，本实施例中无水乙醇、冰醋酸、二甲基甲酰胺三者的质量比为1：1：1.5，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例15
与实施例1的区别仅在于，本实施例中静电纺丝前驱体纺丝液注入针管内的注射速度为1.2ml/h，静电纺丝中所述阳极与阴极之间的距离为21cm，所述高压为11kV，干燥处理的温度为90℃，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例16
与实施例1的区别仅在于，本实施例中静电纺丝前驱体纺丝液注入针管内的注射速度为1.5ml/h，静电纺丝中所述阳极与阴极之间的距离为22cm，所述高压为13kV，干燥处理的温度为100℃，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例17
与实施例1的区别仅在于，本实施例中静电纺丝前驱体纺丝液注入针管内的注射速度为0.4ml/h，静电纺丝中所述阳极与阴极之间的距离为18cm，所述高压为10kV，干燥处理的温度为70℃，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例18
与实施例1的区别仅在于，本实施例中高温煅烧的温度为 490℃，煅烧时间为2h，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例19
与实施例1的区别仅在于，本实施例中高温煅烧的温度为 480℃，煅烧时间为3h，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例20
与实施例1的区别仅在于，本实施例中高温煅烧的温度为 520℃，煅烧时间为1h，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例中固态前驱体微米带在原子层沉积(ALD)系统内沉积ZnO时的循环次数为0，其他与实施例1相同，此处不再累述。
所制备得到的材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM) 如图29和图30所示，表明所制备的材料为微米带。图31为其相应的X射线衍射图，表明所制备的微米带为BiVO4。图32为其相应的元素分布能谱(EDS)图,说明该光电催化阳极材料由Bi， V，O三种元素组成。
应用实施例1
称取实施例1中制得的0.05g ZnO/BiVO4异质核壳微米带分散在20ml的无水乙醇中，超声分散60min后，利用旋涂仪均匀的将其涂覆到FTO(1cm×1cm)导电玻璃的导电面上，然后置于程序马弗炉中300℃退火2小时。光电催化性能测试采用三电极体系，分别以ZnO/BiVO4/FTO为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl 为参比电极，0.5M L-1 Na2SO4和0.5M L-1Na2SO3作为电解液，选择带有石英玻璃窗口的电解池。以500W氙灯装配有AM1.5的滤光片作为模拟光源，通过电化学工作站测试样品的在不同偏压下的瞬态光电流密度、不同光照时间下的瞬态光电流密度和没有偏压下的阻抗。
应用实施例2-5
分别将实施例2-5中制得的ZnO/BiVO4异质核壳微米带按应用实施例1中的方法应用，其他工艺以及测试过程与应用实施例 1相同，此处不再累述。
应用实施例6-10
与应用实施例1的区别仅在于，分别将0.1g实施例6-10中制得ZnO/BiVO4异质核壳微米带分散在50ml的无水乙醇中，超声分散40min后，利用旋涂仪均匀的将其涂覆到FTO(1cm×1cm)导电玻璃的导电面上，然后置于程序马弗炉中280℃退火3小时。光电催化性能测试采用三电极体系，分别以ZnO/BiVO4/FTO为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，0.32M Na2S+0.26M Na2SO3作为电解液，选择带有石英玻璃窗口的电解池。测试过程与应用实施例1相同，此处不再累述。
应用实施例11-15
与应用实施例1的区别仅在于，分别将0.08g实施例11-15中制得ZnO/BiVO4异质核壳微米带分散在50ml的无水乙醇中，超声分散70min后，利用旋涂仪均匀的将其涂覆到FTO(1cm×1cm) 导电玻璃的导电面上，然后置于程序马弗炉中330℃退火2小时。光电催化性能测试采用三电极体系，分别以ZnO/BiVO4/FTO为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，0.30M Na2S+0.22M Na2SO3作为电解液，选择带有石英玻璃窗口的电解池。测试过程与应用实施例1相同，此处不再累述。
应用实施例16-20
与应用实施例1的区别仅在于，分别将0.03g实施例16-20中制得ZnO/BiVO4异质核壳微米带分散在30ml的无水乙醇中，超声分散50min后，利用旋涂仪均匀的将其涂覆到FTO(1cm×1cm) 导电玻璃的导电面上，然后置于程序马弗炉中320℃退火2小时。光电催化性能测试采用三电极体系，分别以ZnO/BiVO4/FTO为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，0.40M Na2S+0.28M Na2SO3作为电解液，选择带有石英玻璃窗口的电解池。测试过程与应用实施例1相同，此处不再累述。
图32为本发明ZnO/BiVO4异质核壳微米带作为光电催化阳极材料与BiVO4微米带在不同偏压下的暂态光电流密度对比图，说明本发明制备的ZnO/BiVO4异质核壳微米带作光电催化阳极材料比BiVO4微米带具有更加优异的光电催化性能，其光电流密度最高可提高4.5倍以上。
图33为本发明ZnO/BiVO4异质核壳微米带作为光电催化阳极材料与BiVO4微米带随着光照时间的延长的瞬态光电流密度对比图，进一步说明本发明制备的ZnO/BiVO4异质核壳微米带作光电催化阳极材料比BiVO4微米带具有更加优异的光电催化性能。
图34为本发明ZnO/BiVO4异质核壳微米带作为光电催化阳极材料与BiVO4微米带的阻抗对比图，说明本发明制备的 ZnO/BiVO4异质核壳微米带作光电催化阳极材料比BiVO4微米带具有更加优异的电荷传导性能，再次证实了本发明制备的 ZnO/BiVO4异质核壳微米带作光电催化阳极材料比BiVO4微米带具有更加优异的光电催化性能。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内，并且本发明方案所有涉及的参数间如未特别说明，则相互之间不存在不可替换的唯一性组合。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (9)
1.高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，所述微米带的主要组成元素为Zn、Bi、V、O，Zn、O元素在微米带中的主要表现形式为ZnO，Bi、V、O元素在微米带中的表现形式为BiVO4，ZnO/BiVO4异质核壳微米带的结构为BiVO4纳米颗粒核与ZnO微米带壳；
所述的应用为：将ZnO/BiVO4异质核壳微米带先超声分散，然后用旋涂仪涂覆到FTO导电玻璃的导电面上，并置于马弗炉中进行退火处理；以退火处理后ZnO/BiVO4异质核壳微米带为工作电极，以铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在光照射下发生催化反应。
2.根据权利要求1所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，所述微米带的宽度为2-4μm，厚度为50-300nm。
3.根据权利要求1所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，ZnO与BiVO4的含量比值为1-9:1。
4.根据权利要求1所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带的制备方法包括如下步骤：
前驱体纺丝液的配制：将聚乙烯吡咯烷酮、五水硝酸铋、双(乙酰丙酮)氧化钒和偶氮二甲酸二异丙酯溶于混合溶剂中，室温下搅拌混合形成前驱体纺丝液；
前驱体微米带的制备：将前驱体纺丝液经静电纺丝得到固态前驱体微米带；
沉积ZnO的前驱体微米带的制备：将固态前驱体微米带置于原子层沉积系统内，利用二乙基锌与水发生反应，经循环后ZnO沉积在前驱体微米带的表面；
煅烧处理：将包裹ZnO的前驱体微米带经高温煅烧得ZnO/BiVO4异质微米带材料。
5.根据权利要求4所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，所述的聚乙烯吡咯烷酮为分子量1300000的聚乙烯吡咯烷酮与分子量40000的聚乙烯吡咯烷酮按质量比0.5-1:0.3的混合物。
6.根据权利要求4所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，聚乙烯吡咯烷酮、五水硝酸铋、双(乙酰丙酮)氧化钒的质量比为1：(1-1.5)：(0.5-0.8)。
7.根据权利要求4所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，所述的混合溶剂为无水乙醇、冰醋酸、二甲基甲酰胺的混合液。
8.根据权利要求7所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，无水乙醇、冰醋酸、二甲基甲酰胺三者的质量比为(1-1.5)：1：(1-1.5)。
9.根据权利要求4所述的高纯度ZnO/BiVO4异质核壳微米带在光电催化中的应用，其特征在于，所述循环的次数为300-500。
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