CN109772369B - 一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，本发明属于复合材料和光催化技术领域。解决现有对于Bi2MoO6薄膜的改性方法还无法将其用于光电催化领域的问题。制备方法：一、制备Bi2MoO6纳米片阵列薄膜；二、煅烧；三硫化，得到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极。本发明用于钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备。
Description
技术领域
本发明属于复合材料和光催化技术领域。
背景技术
近年来，随着环境污染问题的日趋严重，如何高效清洁处理污染物成为目前的研究热点。半导体光催化材料在解决环境污染方面表现出巨大的潜力和应用前景，但是光催化剂在光激发下产生的光生电子-空穴对的复合率高、量子效率低，大大降低了催化剂的光催化活性。而电化学催化通过电场作用能促进或抑制在电极上发生的电子转移反应。因此，将光催化技术与电催化技术相结合可以解决上述问题来提高催化效率。光电催化起源于1972年，随后光催化材料的研究得到了极为迅速的发展和应用。以TiO2为主的多相光电催化在环境保护领域内的污染物的光催化降解方面取得了较大进展。但同时也存在着禁带宽度较宽，太阳光的利用比例小，量子效率较低的问题，这严重制约着光电催化剂大规模的工业应用。
Bi2MoO6作为一种双金属氧化物，Bi2MoO6因为其适合的带隙宽度，在紫外-可见区域都表现出较强的光电化学响应，因此Bi2MoO6表现出一定的光电催化优越性。但是，Bi2MoO6的主要缺点是产生的光生电子和空穴复合较快，因此，单一的Bi2MoO6薄膜的光电催化活性受到影响。即使采用现有一些改进方法，也无法提高其光电催化性能，如利用半导体复合、采用金属/非金属掺杂等：Bi2MoO6/TiO2薄膜被用来提高Bi2MoO6的光催化活性；Bi2MoO6/Bi2S3异质结构也被用来提高Bi2MoO6的光催化活性，但还没有用于光电催化应用中。由此可知，现有对于Bi2MoO6薄膜的改性方法还无法将其用于光电催化领域。
发明内容
本发明要解决现有对于Bi2MoO6薄膜的改性方法还无法将其用于光电催化领域的问题，而提供一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法。
一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，它是按以下步骤进行：
一、制备Bi2MoO6纳米片阵列薄膜：
在磁力搅拌下，将Bi(NO3)3·5H2O溶于乙二醇中，得到硝酸铋溶液，在磁力搅拌下，将Na2MoO4·2H2O溶于乙二醇中，得到钼酸钠溶液，然后将硝酸铋溶液与钼酸钠溶液混合，得到混合溶液，将混合溶液加入到含有乙醇的反应釜中，搅拌20min～40min，得到混合均匀的溶液，将洗净的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于混合均匀的溶液中，拧紧反应釜，然后将反应釜置于烘箱中，并加热至温度为150℃～180℃，在温度为150℃～180℃的条件下，加热10h～20h，最后自然降至室温，得到生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
所述的硝酸铋溶液的浓度为3.5137mg/mL～14.055mg/mL；所述的钼酸钠溶液的浓度为0.0877mg/mL～0.3510mg/mL；所述的硝酸铋溶液中硝酸铋与钼酸钠溶液中钼酸钠的摩尔比为1:2；所述的混合溶液与乙醇的体积比为1:(0.75～1.25)；
二、煅烧：
将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片置于马弗炉中，在空气气氛下，将煅烧温度升温至300℃～400℃，在温度为300℃～400℃的条件下，煅烧1h～2h，得到煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
三硫化：
将硫脲溶于水，得到硫脲溶液，将硫脲溶液置于反应釜中，然后将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的一侧向下，使得煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于硫脲溶液中，拧紧反应釜，将反应釜加热至温度为180℃～220℃，在温度为180℃～220℃的条件下，加热2h～20h，最后自然降至室温，得到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
所述的硫脲溶液的浓度为0.708mg/mL～2.832mg/mL。
金属氧化物与硫源反应制备金属硫化物的基本原理：金属氧化物替代传统的金属离子盐，通过硫离子取代金属氧化物中氧离子来制备金属硫化物，这个取代需要克服一定的能量势垒，因此，反应中通过外部加热来提供足够的能量来完成硫取代氧，进而形成金属硫化物，反应中可以通过改变硫源的量来调控金属氧化物硫化的程度，实现从金属氧化物到金属氧化物-硫化物二元异质结构，最后完全硫化使金属氧化物完全转变成硫化物。
原理：由于Bi2MoO6和Bi2S3都是窄带系半导体材料，具有一定的导电性，并且具有较好的光学性质和光催化活性，因此被广泛应用于光催化应用中；但是单一的Bi2MoO6和Bi2S3的光催化活性较低，而构筑成Bi2MoO6/Bi2S3异质结构可以显著提高光催化活性。相对于粉体光催化剂，薄膜光催化剂更有利于催化剂的分离，因此具有一定的优势，而将薄膜用作电极在外加电压的情况下进行光电催化更能体现出光催化和电催化相结合的优势；MoS2作为一种二维片层材料，具有较高的导电性，常用来作为助催化剂与其他半导体复合应用于光催化、电催化和光电催化中，因此，在本发明中尝试通过采用制备的Bi2MoO6纳米片阵列作为载体催化剂和金属源，通过硫化，选择适合的实验条件制备出Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极来提高Bi2MoO6薄膜电极的光电催化活性。
本发明的有益效果是：一、本发明Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的制备方法简单易行；
二、本发明Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的制备方法成本较低；
三、本发明制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极形成了分级多孔的立体薄膜结构，形貌均匀，提高了光的利用率以及反应物和产物的传输；
四、光电催化活性增强，本发明制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极在可见光下能有效的分解如罗丹明B等有机污染物，可以获得99％的降解率。
本发明用于一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法。
附图说明
图1为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片的SEM照片；
图2为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的SEM照片；
图3为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的XRD谱图；
图4为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的Raman谱图；
图5为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极的SEM照片；
图6为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极的XRD谱图；
图7为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极的Raman谱图；
图8为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极的SEM照片；
图9为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极的XRD谱图；
图10为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极的Raman谱图；
图11为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中可见光照射下的线性扫描伏安曲线；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
图12为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中在黑暗条件下的电化学阻抗图谱；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
图13为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中在可见光条件下的电化学阻抗图谱；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
图14为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中的瞬时光电流-时间曲线图；1为光照，2为黑暗，a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
图15为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中光电催化RhB的降解率-时间曲线图；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
图16为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中光催化、电催化以及光电催化RhB的降解率-时间曲线图；a为光催化降解曲线，b为电催化降解曲线，c为光电催化降解曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，它是按以下步骤进行：
一、制备Bi2MoO6纳米片阵列薄膜：
在磁力搅拌下，将Bi(NO3)3·5H2O溶于乙二醇中，得到硝酸铋溶液，在磁力搅拌下，将Na2MoO4·2H2O溶于乙二醇中，得到钼酸钠溶液，然后将硝酸铋溶液与钼酸钠溶液混合，得到混合溶液，将混合溶液加入到含有乙醇的反应釜中，搅拌20min～40min，得到混合均匀的溶液，将洗净的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于混合均匀的溶液中，拧紧反应釜，然后将反应釜置于烘箱中，并加热至温度为150℃～180℃，在温度为150℃～180℃的条件下，加热10h～20h，最后自然降至室温，得到生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
所述的硝酸铋溶液的浓度为3.5137mg/mL～14.055mg/mL；所述的钼酸钠溶液的浓度为0.0877mg/mL～0.3510mg/mL；所述的硝酸铋溶液中硝酸铋与钼酸钠溶液中钼酸钠的摩尔比为1:2；所述的混合溶液与乙醇的体积比为1:(0.75～1.25)；
二、煅烧：
将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片置于马弗炉中，在空气气氛下，将煅烧温度升温至300℃～400℃，在温度为300℃～400℃的条件下，煅烧1h～2h，得到煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
三硫化：
将硫脲溶于水，得到硫脲溶液，将硫脲溶液置于反应釜中，然后将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的一侧向下，使得煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于硫脲溶液中，拧紧反应釜，将反应釜加热至温度为180℃～220℃，在温度为180℃～220℃的条件下，加热2h～20h，最后自然降至室温，得到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
所述的硫脲溶液的浓度为0.708mg/mL～2.832mg/mL。
本具体实施方式步骤一中将洗净的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于混合均匀的溶液中，其目的为易于实现Bi2MoO6纳米片生长在FTO玻璃上，此时生长的Bi2MoO6纳米片阵列薄膜位于FTO玻璃片倾斜设置的下表面，而上表面形成的Bi2MoO6薄膜则由反应液中形成的Bi2MoO6粉体沉积形成的，由于不是以FTO玻璃为基底限域生长形成，因此不属于Bi2MoO6纳米片阵列薄膜；
本具体实施方式步骤三中将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的一侧向下，使得煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于硫脲溶液中，其目的为保证FTO玻璃上的三元异质复合薄膜为原位生长形成的。
本具体实施方式的有益效果是：一、本具体实施方式Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的制备方法简单易行；
二、本具体实施方式Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的制备方法成本较低；
三、本具体实施方式制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极形成了分级多孔的立体薄膜结构，形貌均匀，提高了光的利用率以及反应物和产物的传输；
四、光电催化活性增强，本发明制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极在可见光下能有效的分解如罗丹明B等有机污染物，可以获得99％的降解率。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将洗净的FTO玻璃片与液面呈35°～50°倾斜浸渍于混合均匀的溶液。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中将反应釜置于烘箱中，并加热至温度为150℃～160℃，在温度为150℃～160℃的条件下，加热10h～20h。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的硝酸铋溶液的浓度为3.5137mg/mL～7.0275mg/mL。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述的钼酸钠溶液的浓度为0.0877mg/mL～0.1755mg/mL。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中所述的混合溶液与乙醇的体积比为1:(0.75～1)。其它与具体实施方式一或五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中将煅烧温度升温至330℃～400℃，在温度为330℃～400℃的条件下，煅烧1h。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的一侧向下，使得煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片与液面呈35°～50°倾斜浸渍于硫脲溶液中。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中将反应釜加热至温度为180℃～200℃，在温度为180℃～200℃的条件下，加热2h～12h。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中所述的硫脲溶液的浓度为0.708mg/mL～2mg/mL。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，它是按以下步骤进行：
一、制备Bi2MoO6纳米片阵列薄膜：
在磁力搅拌下，将Bi(NO3)3·5H2O溶于乙二醇中，得到硝酸铋溶液，在磁力搅拌下，将Na2MoO4·2H2O溶于乙二醇中，得到钼酸钠溶液，然后将硝酸铋溶液与钼酸钠溶液混合，得到混合溶液，将混合溶液加入到含有乙醇的反应釜中，搅拌30min，得到混合均匀的溶液，将洗净的FTO玻璃片与液面呈50°倾斜浸渍于混合均匀的溶液中，拧紧反应釜，然后将反应釜置于烘箱中，并加热至温度为160℃，在温度为160℃的条件下，加热12h，最后自然降至室温，得到生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
所述的硝酸铋溶液的浓度为7.0275mg/mL；所述的钼酸钠溶液的浓度为0.1755mg/mL；所述的硝酸铋溶液中硝酸铋与钼酸钠溶液中钼酸钠的摩尔比为1:2；所述的混合溶液与乙醇的体积比为1:1；
二、煅烧：
将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片置于马弗炉中，在空气气氛下，将煅烧温度升温至330℃，在温度为330℃的条件下，煅烧1h，得到煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
三硫化：
将硫脲溶于水，得到硫脲溶液，将硫脲溶液置于反应釜中，然后将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的一侧向下，使得煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片与液面呈50°倾斜浸渍于硫脲溶液中，拧紧反应釜，将反应釜加热至温度为200℃，在温度为200℃的条件下，加热12h，最后自然降至室温，得到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
所述的硫脲溶液的浓度为2mg/mL。
对比实验一：本对比实验与实施例一不同的是：步骤三中将反应釜加热至温度为150℃，在温度为150℃的条件下，加热1h，最后自然降至室温，得到生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极。其它与实施例一相同。
对比实验二：本对比实验与实施例一不同的是：步骤三中将反应釜加热至温度为200℃，在温度为200℃的条件下，加热30h，最后自然降至室温，得到生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极。其它与实施例一相同。
图1为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片的SEM照片；由图可知，实施例一制备的Bi2MoO6纳米片阵列薄膜是由纳米片阵列组成的，表面分布均匀。
图2为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的SEM照片；由图可知，纳米片阵列表面均匀负载一层纳米线薄膜，纳米线间成多孔结构。
图3为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的XRD谱图；由图可知，实施例一制备的薄膜中含有Bi2S3和Bi2MoO6，并没有发现有MoS2的衍射峰，这主要是由于含量和结晶度较低的缘故。
图4为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极的Raman谱图；由图可知，实施例一制备的薄膜中含有Bi2S3，MoS2和Bi2MoO6，综合图2～4可以说明制备的薄膜为三元复合体薄膜。
图5为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极的SEM照片；由图可知，对比实验一制备的Bi2S3/Bi2MoO6薄膜是由底层的纳米片阵列组成，其表面均匀负载一层纳米线薄膜，纳米线间成多孔结构。
图6为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极的XRD谱图；由图可知，对比实验一制备的薄膜中含有Bi2S3和Bi2MoO6的衍射峰。
图7为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极的Raman谱图；由图可知，实施例一制备的薄膜中含有Bi2S3和Bi2MoO6的拉曼谱峰。综合图5～7可以说明对比实验一制备了Bi2S3/Bi2MoO6二元薄膜。
图8为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极的SEM照片；由图可知，对比实验二制备的Bi2S3/MoS2薄膜是由均匀负载的纳米线薄膜，纳米线间成多孔结构。
图9为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极的XRD谱图；由图可知，对比实验二制备的薄膜中含有Bi2S3的衍射峰。
图10为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极的Raman谱图；由图可知，对比实验二制备的薄膜中含有Bi2S3和MoS2的拉曼谱峰。综合图8～10可以说明制备了Bi2S3/MoS2二元薄膜。
图11为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中可见光照射下的线性扫描伏安曲线；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极。从图中可以看到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6薄膜表现出比Bi2MoO6、Bi2S3/Bi2MoO6和Bi2S3/MoS2薄膜高很多的光电流密度，说明三元异质结构薄膜更有利于光生电荷的分离和传输，进而提高了光电流密度。
图12为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中在黑暗条件下的电化学阻抗图谱；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极。从图中可以看到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6薄膜具有最小的电荷转移电阻，这有利于电荷的传输和电流的提高。
图13为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中在可见光条件下的电化学阻抗图谱；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极。从图中可以看到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6薄膜具有最小的电荷转移电阻，而且电阻比图12中对应的物质的电荷转移电阻要小，这说明光照下更有利于光生电荷的传输和光电流的提高。
图14为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中的瞬时光电流-时间曲线图；1为光照，2为黑暗，a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极。在外加应用电压为0.8V的条件下，从图中可以看到当光照时，各个电极都能立即产生光电流，而且Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6薄膜表现出比Bi2MoO6、Bi2S3/Bi2MoO6和Bi2S3/MoS2薄膜高很多的光电流密度，说明三元异质结构薄膜更有利于光生电荷的分离和传输，进而提高了光电流密度。
将20mL浓度为10mg/L RhB溶液与20mL浓度为0.1mol/L的Na2SO4溶液混合，光电极面积为1.0cm2，采用300W Xe灯照射1h，用400nm滤光片过滤掉400nm以下的入射光，测的降解率-时间曲线。
图15为薄膜电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中光电催化RhB的降解率-时间曲线图；a为实施例一步骤一制备的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片，b为对比实验二制备的生长有Bi2S3/MoS2薄膜电极，c为对比实验一制备的生长有Bi2S3/Bi2MoO6薄膜电极，d为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极。在外加应用电压为1.2V的条件下，由图可知，本发明制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极在可见光下能有效的分解如罗丹明B等有机污染物，可以获得99％的降解率，且由图可知当光照时，Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6薄膜表现出比Bi2MoO6、Bi2S3/Bi2MoO6和Bi2S3/MoS2薄膜高很多的光电催化活性，说明三元异质结构薄膜更有利于光生电荷的分离和传输，同时可以产生更多的催化活性位点并提高光的利用率，进而提高了光电催化性能。
图16为实施例一制备的Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极在浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液中光催化、电催化以及光电催化RhB的降解率-时间曲线图；a为光催化降解曲线，b为电催化降解曲线，c为光电催化降解曲线。在电催化降解及光电催化降解的外加应用电压为1.2V的条件下，从图中可以看到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6薄膜在光催化时的活性较低，电催化活性其次，而光电催化的活性最高，这说明，光催化和电催化有着协同作用，致使催化降解污染物的活性最高。
Claims (10)
1.一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：
一、制备Bi2MoO6纳米片阵列薄膜：
在磁力搅拌下，将Bi(NO3)3·5H2O溶于乙二醇中，得到硝酸铋溶液，在磁力搅拌下，将Na2MoO4·2H2O溶于乙二醇中，得到钼酸钠溶液，然后将硝酸铋溶液与钼酸钠溶液混合，得到混合溶液，将混合溶液加入到含有乙醇的反应釜中，搅拌20min～40min，得到混合均匀的溶液，将洗净的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于混合均匀的溶液中，拧紧反应釜，然后将反应釜置于烘箱中，并加热至温度为150℃～180℃，在温度为150℃～180℃的条件下，加热10h～20h，最后自然降至室温，得到生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
所述的硝酸铋溶液的浓度为3.5137mg/mL～14.055mg/mL；所述的钼酸钠溶液的浓度为0.0877mg/mL～0.3510mg/mL；所述的硝酸铋溶液中硝酸铋与钼酸钠溶液中钼酸钠的摩尔比为1:2；所述的混合溶液与乙醇的体积比为1:(0.75～1.25)；
二、煅烧：
将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片置于马弗炉中，在空气气氛下，将煅烧温度升温至300℃～400℃，在温度为300℃～400℃的条件下，煅烧1h～2h，得到煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片；
三、 硫化：
将硫脲溶于水，得到硫脲溶液，将硫脲溶液置于反应釜中，然后将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的一侧向下，使得煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片与液面呈35°～65°倾斜浸渍于硫脲溶液中，拧紧反应釜，将反应釜加热至温度为180℃～220℃，在温度为180℃～220℃的条件下，加热2h～20h，最后自然降至室温，得到Bi2S3/MoS2/Bi2MoO6三元光电催化薄膜材料电极；
所述的硫脲溶液的浓度为0.708mg/mL～2.832mg/mL。
2.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤一中将洗净的FTO玻璃片与液面呈35°～50°倾斜浸渍于混合均匀的溶液。
3.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤一中将反应釜置于烘箱中，并加热至温度为150℃～160℃，在温度为150℃～160℃的条件下，加热10h～20h。
4.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤一中所述的硝酸铋溶液的浓度为3.5137mg/mL～7.0275mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤一中所述的钼酸钠溶液的浓度为0.0877mg/mL～0.1755mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤一中所述的混合溶液与乙醇的体积比为1:(0.75～1)。
7.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤二中将煅烧温度升温至330℃～400℃，在温度为330℃～400℃的条件下，煅烧1h。
8.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤三中将生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的一侧向下，使得煅烧后的生长有Bi2MoO6纳米片阵列薄膜的FTO玻璃片与液面呈35°～50°倾斜浸渍于硫脲溶液中。
9.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤三中将反应釜加热至温度为180℃～200℃，在温度为180℃～200℃的条件下，加热2h～12h。
10.根据权利要求1所述的一种钼酸铋/硫化铋/二硫化钼三元光电催化薄膜材料电极的制备方法，其特征在于步骤三中所述的硫脲溶液的浓度为0.708mg/mL～2mg/mL。
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| CN115254150A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-11-01 | 天津城建大学 | 一种用于光电催化的Bi2WO6/BiOBr-Ag2O复合薄膜材料的制备方法 |
| CN115845879A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-03-28 | 汉江师范学院 | 简单水热法合成MoS2/Bi2MoO6复合材料的方法及其高效降解环丙沙星 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009029539A1 (en) * | 2007-08-24 | 2009-03-05 | Monsanto Technology Llc | Mixtures and catalyst systems including transition metal-containing catalysts and noble metal-containing catalysts, processes for their preparation, and processes for their use in oxidation reactions |
| CN101443117A (zh) * | 2006-05-08 | 2009-05-27 | Bp北美公司 | 用于氧化芳香化合物的方法和催化剂 |
| CN102380368A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-03-21 | 黑龙江大学 | 一种Bi2MoO6:Ln3+催化剂及其制备方法 |
| CN104707628A (zh) * | 2015-02-27 | 2015-06-17 | 济南大学 | 一种Bi2S3/Bi2MoO6复合可见光催化剂及制备方法和应用 |
| CN107224985A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-10-03 | 河南师范大学 | 能够有效降解染料废水的Bi2S3/SnS2/Bi2O3三元复合光催化剂的制备方法 |
| CN107282075A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-10-24 | 淮北师范大学 | 一种复合光催化剂及其制备方法 |
| WO2018218728A1 (zh) * | 2017-05-27 | 2018-12-06 | 北方民族大学 | 水热合成三维Bi4MoO9/TiO2纳米结构异质结的方法 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101443117A (zh) * | 2006-05-08 | 2009-05-27 | Bp北美公司 | 用于氧化芳香化合物的方法和催化剂 |
| WO2009029539A1 (en) * | 2007-08-24 | 2009-03-05 | Monsanto Technology Llc | Mixtures and catalyst systems including transition metal-containing catalysts and noble metal-containing catalysts, processes for their preparation, and processes for their use in oxidation reactions |
| CN102380368A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-03-21 | 黑龙江大学 | 一种Bi2MoO6:Ln3+催化剂及其制备方法 |
| CN104707628A (zh) * | 2015-02-27 | 2015-06-17 | 济南大学 | 一种Bi2S3/Bi2MoO6复合可见光催化剂及制备方法和应用 |
| WO2018218728A1 (zh) * | 2017-05-27 | 2018-12-06 | 北方民族大学 | 水热合成三维Bi4MoO9/TiO2纳米结构异质结的方法 |
| CN107224985A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-10-03 | 河南师范大学 | 能够有效降解染料废水的Bi2S3/SnS2/Bi2O3三元复合光催化剂的制备方法 |
| CN107282075A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-10-24 | 淮北师范大学 | 一种复合光催化剂及其制备方法 |
| CN109286026A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-29 | 大连理工大学 | 一种新型(膜)电极催化过一硫酸盐辅助构建光催化燃料电池系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Hierarchical MoS2/Bi2MoO6 composites with synergistic effect for enhanced visible photocatalytic activity";Yajie Chen et al.;《Applied Catalysis B: Environmental》;20140828;第164卷;第40-47页 * |
| "Tailoring heterostructured Bi2MoO6/Bi2S3 nanobelts for highly selective photoelectrochemical analysis of gallic acid at drug level";Lingnan Wang et al.;《Biosensors and Bioelectronics》;20170227;第94卷;第107-114页 * |
| "铋系光催化剂去除环境污染物";丁星 等;《化学进展》;20170924;第29卷(第9期);第1115-1126页 * |
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