CN111821972A - 取向生长晶体阵列构成的钒酸铋薄膜电极及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种取向生长晶体阵列构成的钒酸铋薄膜电极，所述电极为导电基底上取向生长钒酸铋十面体晶体阵列组成的薄膜电极，其晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向上呈[121]或[010]取向。本发明还公开了所述具有特定晶轴取向的晶体阵列钒酸铋薄膜电极的制备方法及其用于光电催化分水解用途。本发明的优点在于实现钒酸铋晶体阵列的取向生长，能够在非特定的外延基底上生长具有特定晶轴取向的钒酸铋电极，所得晶体阵列钒酸铋薄膜电极在光催化、光电催化、光伏电池以及半导体电子元器件等领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及取向生长晶体阵列构成的钒酸铋薄膜电极及其制备方法。
背景技术
环境污染和能源短缺是当今人类社会面临的两大问题，开发清洁可再生能源对于社会可持续发展具有重大意义。太阳能作为清洁且储量丰富的可再生能源备受人们关注。1971年Fujishima和Honda发现在光照条件下，TiO2半导体可作为光阳极吸收光子，产生光生电子和空穴，促进水的光电分解产生氢气和氧气。此后利用半导体材料进行光催化分解水制氢和光电催化分解水制氢得到了越来越多的关注。
半导体催化剂作为构建太阳能光电催化分解水体系的重要部分，在整个光电催化分解水过程中决定了太阳能转化利用的效率。光电催化分解水过程包括：(1)半导体受光激发，产生光生电子和空穴，(2)光生电子和空穴有效分离，并迁移至表面反应位点，(3)位于表面反应位点的光生电子和空穴参与表面催化反应，分解水产生氢气和氧气。整个体系的光电分解水能量转化效率由半导体吸光效率，光生电荷的分离效率和半导体表面催化反应的效率所共同决定。如何提高半导体光电催化分解水过程中的上述三个效率是目前光电催化分解水领域的研究重点。研究发现，半导体薄膜的晶轴取向对光电过程中薄膜内电荷分离具有重要影响(Han et al.Energy Environ.Sci.,2018,11,1299-1306)，具有特定单一晶轴取向的半导体薄膜中光生电子或空穴更易分离传输，进而提高半导体内部光生电荷的有效分离效率。因此可控生长半导体晶体薄膜对于构建高效光电分解水光电极体系具有重要意义。目前可控生长半导体晶体薄膜的方法主要为晶体外延生长法，该方法能够在特定基底上生长特定取向以及暴露指定晶面的半导体晶体阵列，如Lee Sanghan研究组通过激光脉冲沉积方法在具有[011]取向的氧化钇稳定氧化锆基底上外延生长了[001]晶轴取向的钒酸铋薄膜(Song Jaesun,et al.ACS Catal.,2018,8,5592-5962)，但是这种外延生长法所需仪器设备昂贵，需要具有特定晶轴取向的外延生长基底，具有晶体薄膜生长速度慢、晶体取向受限等缺点。另一方面，通过制备半导体晶体粉末颗粒进行二次组装构成晶体阵列电极的方法也有报道，如Kang Young Soo研究组通过合成WO3晶体颗粒，并采用指压法组装WO3单晶颗粒，得到特定WO3晶体阵列的光阳极薄膜(Zheng Jin You,et al.Cryst.GrowthDes.,2014,14,6057-6066)，但是这种方法制备得到的半导体薄膜与基底接触较差，影响导电性，光电流较低。水热法是一种被广泛用来合成无机材料的方法，能够可控生长具有不同形貌的晶体材料，同时采用构建晶种层来诱导晶体成核生长，能够实现可控生长晶体阵列电极。
BiVO4半导体因其较宽的可见光响应，其理论太阳能到氢能转化效率可达到9％以上，同时因其合成简单、具有较宽的pH范围稳定性，在光电催化中的得到广泛应用。特别的是BiVO4更容易制备具有特定晶面暴露的晶体颗粒，且不同晶面具有较大的水分解催化活性差异，沿不同晶轴具有不同的电荷传输能力，因此可控制备特定取向晶体阵列的钒酸铋电极能充分发挥其潜力。虽然有报道水热合成钒酸铋晶体颗粒构成的电极，但是制备得到的钒酸铋晶体电极仅具有一种晶轴取向，未能实现钒酸铋晶体阵列可控生长，构成相应的光电极(Kim Chang Woo,et al.Adv.Energy Mater.,2016,6,1501754)。研究发现常温下可以制备锆石型四方相钒酸铋，随后通过水热处理，锆石型四方相钒酸铋可转化为具有十面体晶体形貌的白钨矿型单斜相钒酸铋晶体颗粒(Zhao Yue,et al.Cryst.Growth Des.,2017,6,2923-2928)。本发明通过控制制备具有特定取向的锆石型四方相钒酸铋前驱体薄膜，随后进行水热转化，进而得到取向生长晶体阵列构成的单斜相钒酸铋电极，制备得到的薄膜电极在垂直于其所生长处导电基底表面方向上呈特定[121]或[010]晶轴取向。
发明内容
本发明旨在提供一种取向生长晶体阵列构成的钒酸铋薄膜电极及其制备方法。
本发明提供如下技术方案：
本发明第一方面公开了一种取向生长晶体阵列构成的钒酸铋薄膜电极，所述电极为导电基底上取向生长的钒酸铋晶体阵列组成的薄膜电极。
所述的钒酸铋晶体为十面体单斜相钒酸铋晶体，单个晶体颗粒尺寸为2-5um。
所述钒酸铋晶体阵列为竖直阵列或水平阵列，晶体阵列在垂直于其所生长处导电基底表面方向上对应呈特定[121]或[010]晶轴取向。
所述导电基底为FTO导电玻璃或高温导电玻璃，不具有特定晶轴取向。
本发明第二方面公开了所述的钒酸铋晶体阵列电极的制备方法及其光电分解水用途，包括如下步骤：
(1)钒酸铋晶种层制备：将Bi3+铋源和V5+钒源按照化学计量比溶于无机酸溶液中，添加柠檬酸、醋酸以及聚乙烯醇作为粘结剂，搅拌溶解至溶液澄清透明，得到晶种前驱液。随后将晶种前驱液旋涂至清洗干净的导电基底的导电面上，然后在450℃下空气中焙烧2-6h，即得到生长在导电基底上的钒酸铋晶种层。
(2)钒酸铋前驱体薄膜制备：将Bi3+铋源和V5+钒源按照化学计量比溶于无机酸溶液中，将步骤(1)得到的生长有晶种的导电基底置于溶液中，在可控温度下使用浓氨水(25～28wt％)调节溶液的pH值至溶液呈胶状混浊，继续搅拌后即得到生长在导电基底晶种层上的钒酸铋前驱体薄膜。
(3)水热处理以及焙烧处理：将步骤(2)得到的长有钒酸铋前驱体薄膜的导电基底倾斜(60-85度)置于水热反应釜中，其生长有钒酸铋前驱体薄膜的导电面方向朝下，加入步骤(2)得到的钒酸铋前驱反应溶液至浸没长有钒酸铋前驱体薄膜的导电基底表面，随后置于烘箱中进行水热反应。待水热反应结束后，反应溶液降至室温，将生长有钒酸铋薄膜的导电基底在空气中焙烧处理，即得到钒酸铋晶体阵列取向生长构成的薄膜电极。
上述方案中，步骤(1)所述钒酸铋晶种层制备采用的铋源为硝酸铋、氯化铋的一种或二种；采用的钒源为偏钒酸铵、乙酰丙酮氧钒的一种或二种；采用的无机酸为盐酸、硝酸的一种或二种。
上述方案中，步骤(1)所述钒酸铋晶种层制备采用铋源和钒源于无机酸溶液中的浓度为0.1-0.4mM，优选0.33mM；所述的无机酸溶液为4-4.2M，优选4.2M；所述的粘结剂柠檬酸、冰醋酸以及聚乙烯醇于5mL无机酸溶液中添加量分别为0.6-0.8g，1.-1.5mL以及0.3-0.4g，优选0.6-0.8g，1.25-1.5mL，0.3-0.4g。
上述方案中，步骤(1)所述钒酸铋晶种层制备采用的旋涂条件为1000-3000rpm/s，优选1000-3000rpm/s；旋涂时间为30-90s，优选30-90s；滴加至导电基底溶液量为50-100uL/cm2，优选100uL/cm2。
上述方案中，步骤(1)所述钒酸铋晶种层制备采用的导电基底为FTO导电玻璃或高温导电玻璃。
上述方案中，步骤(2)钒酸铋前驱体薄膜制备采用的铋源为硝酸铋、氯化铋的一种；采用的无机酸为盐酸、硝酸的一种。
上述方案中，步骤(2)钒酸铋前驱体薄膜制备采用的铋源和钒源于无机酸溶液浓度为4-16mM，优选4mM；采用的无机酸溶液浓度为1.8-2.2mM，优选2mM。
上述方案中，步骤(2)钒酸铋前驱体薄膜制备采用前驱体薄膜生长温度为10-15℃，优选10-15℃；调节溶液pH值为0.6-1.2，优选0.81；前驱体搅拌时间0.25-0.5h，优选0.5h；所得前驱体薄膜进行水热处理得到钒酸铋晶体阵列呈竖直阵列，其晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向上为[121]取向。
上述方案中，步骤(2)钒酸铋前驱体薄膜制备采用前驱体薄膜生长温度为35-40℃，优选40℃。调节溶液pH值为0.6-1.2，优选0.81，前驱体搅拌时间为0.25-0.5h，优选0.5h；所得前驱体薄膜进行水热处理得到钒酸铋晶体阵列呈水平阵列，其晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向上为[010]方向。
上述方案中，步骤(3)水热晶体转化过程中，水热温度为160-200℃，优选200℃；水热时间为0.25-16h，优选9-16h。
上述方案中，步骤(3)焙烧处理过程中，焙烧温度为450-550℃，优选550℃；焙烧时间为4-6h，优选4-6h。
本发明方案通过制备晶种层来提供有序成核位点，通过制备特定取向的前驱体薄膜来控制钒酸铋晶体生长阵列。例如，在使用晶种层生长的钒酸铋电极相比使用空白FTO基底生长电极更加致密，钒酸铋颗粒呈阵列排布；在使用不同前驱体薄膜制备温度下，得到前驱体薄膜晶体取向有差异，对应生长钒酸铋晶体阵列不同。
本发明的优点在于：
1.该方案可以通过控制前驱体薄膜的生长取向，有效调控钒酸铋晶体生长阵列。
2.该方案可以在非特定的基底上取向生长具有不同晶轴的晶体阵列电极，相比外延生长方式，晶体阵列取向不受限于其基底的晶轴取向。
3.本方案采用方法简单，易于操作，产量高，制备的取向生长钒酸铋晶体的光电极能够调控其晶体阵列取向方向，提高光生电荷分离效率，进而得到高活性光电极应用于光电催化分解水研究。
本发明的优点在于实现钒酸铋晶体阵列的取向生长，能够在非特定的外延基底上生长具有特定晶轴取向的钒酸铋电极，所得晶体阵列钒酸铋薄膜电极在光催化、光电催化、光伏电池以及半导体电子元器件等领域具有良好的应用前景。
附图说明：
图1为本发明实施例1中钒酸铋晶种层的扫描电镜图片(SEM)。
图2为本发明实施例1中钒酸铋前驱体薄膜的扫描电镜图片(SEM)。
图3为本发明实施例1中钒酸铋晶体阵列呈竖直阵列组装的薄膜电极的扫描电镜图片(SEM)。
图4为本发明实施例1中钒酸铋晶体阵列呈竖直阵列组装的薄膜电极水热过程中晶体转化的X射线衍射图(XRD)。
图5为本发明实施例1中钒酸铋晶体阵列呈竖直阵列组装薄膜电极水热生长过程中晶体转化的扫描电镜图片(SEM)。
图6为本发明实施例2中钒酸铋前驱体薄膜的扫描电镜图片(SEM)。
图7为本发明实施例2中钒酸铋晶体阵列呈水平阵列组装的薄膜电极的扫描电镜图片(SEM)。
图8为本发明实施例2中钒酸铋晶体阵列呈水平阵列组装的薄膜电极水热过程晶体转化的X射线衍射图(XRD)。
图9为本发明实施例2中钒酸铋晶体阵列呈水平阵列组装薄膜电极水热生长过程中晶体转化的扫描电镜图片(SEM)。
图10为本发明实施例3中在FTO上水热生长钒酸铋电极的扫描电镜图片(SEM)。
图11为本发明实施例4中改变前驱体制备过程中不同硝酸铋浓度时得到钒酸铋电极的扫描电镜图片(SEM)。
图12为本发明实施例5中改变前驱体制备过程中不同pH值时得到钒酸铋电极的扫描电镜图片(SEM)。
图13为本发明实施例6中改变不同前驱体老化时间得到的钒酸铋电极的扫描电镜图片(SEM)。
图14为本发明实施例1和2中钒酸铋晶体阵列呈竖直或水平阵列组装的薄膜电极的紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)。
图15为本发明实施例1和2中钒酸铋晶体阵列呈竖直或水平阵列组装的薄膜电极的光电分解水测试表征。
具体实施方式
下面列举以下实施实例并结合附图对本发明进行详细说明，但它并不限制各附加权利要求所定义的发明范围。
实施例1
(1)晶种层制备：将1.667mmol的硝酸铋和1.667mmol的偏钒酸铵溶于5mL 4.2M的硝酸溶液中，加入0.7g柠檬酸，搅拌澄清，溶液呈透明蓝色，随后加入1.25mL醋酸溶液以及0.3g聚乙烯醇作为粘结剂，溶液搅拌至澄清透明。将清洗干净FTO作为基底进行旋涂，旋涂条件为1000-3000rpm/s，旋涂时间为90s，滴加至导电基底导电面上溶液量为100uL/cm2。随后在空气中450℃焙烧4h即得FTO导电基底上生长的钒酸铋晶种层，形貌如图1所示。
(2)前驱体薄膜制备：将0.48mmol的硝酸铋和0.48mmol的偏钒酸铵溶于120mL的2M硝酸溶液中，将步骤(1)所得生长有晶种层的FTO基底竖直置于上述溶液中，在15℃恒温水浴条件下用浓氨水(25～28wt％)调节溶液pH值至pH＝0.81，溶液呈胶状混浊，继续搅拌0.5h后，在FTO晶种层上生长一层白色前驱体薄膜，形貌如图2所示。
(3)水热及焙烧处理过程：将步骤(2)所得生长有钒酸铋前驱体薄膜的FTO基底倾斜置于100mL水热反应釜中，其生长有前驱体薄膜的导电面方向朝下，装釜体积为60mL。随后置于烘箱中200℃下水热反应12h，待反应结束降至室温，用二次水冲洗电极薄膜，随后在500℃下进行焙烧2h处理，即得生长钒酸铋单晶呈竖直阵列组装的薄膜电极(样品命名为BVO-A)，如图3所示。
本实施例中钒酸铋单晶呈竖直阵列组装，薄膜厚度为2.3um。从图4所示不同水热时间的薄膜XRD图中可以看出，未进行水热处理的钒酸铋前驱体薄膜为锆石型四方相，在垂直于导电基底方向上具有较强的[312]晶轴取向，水热过程中锆石型四方相前驱体转化为白钨矿型单斜相钒酸铋晶体，晶体的晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向呈[121]取向；从图5所示水热过程中前驱体转化为晶体过程的SEM图中可以看出，前驱体薄膜中锆石型四方相颗粒逐渐转化为单斜相十面体钒酸铋晶体，所有颗粒呈竖直阵列排布。
实施例2
(1)晶种层制备：将1.667mmol的硝酸铋和1.667mmol的偏钒酸铵溶于5mL 4.2M的硝酸溶液中，加入0.7g柠檬酸，搅拌澄清，溶液呈透明蓝色，随后加入1.25mL醋酸溶液以及0.3g聚乙烯醇作为粘结剂，溶液搅拌至澄清透明。将清洗干净FTO作为基底进行旋涂，旋涂条件为1000-3000rpm/s，旋涂时间为90s，滴加至导电基底溶液量为100uL/cm2。随后在空气中450℃焙烧4h。
(2)前驱体薄膜制备：将0.48mmol的硝酸铋和0.48mmol的偏钒酸铵溶于120mL的2M硝酸溶液中，将步骤(1)所得生长有晶种层FTO竖直置于上述溶液中，在40℃恒温水浴条件下用浓氨水(25～28wt％)调节溶液pH值至pH＝0.81，溶液呈胶状混浊，继续搅拌0.5h后，在FTO晶种层上生长一层白色前驱体薄膜，形貌如图6所示。
(3)水热及焙烧处理过程：将步骤(2)所得生长有钒酸铋前驱体薄膜的FTO基底倾斜置于100mL水热反应釜中，其生长有前驱体薄膜的导电面方向朝下，装釜体积为60mL。随后置于烘箱中200℃下水热反应12h，待反应结束降至室温，用二次水冲洗电极薄膜，随后在500℃下进行焙烧2h处理，即得生长钒酸铋单晶呈竖直阵列组装的薄膜电极(样品命名为BVO-P)，如图7所示。
本实施例中钒酸铋单晶呈水平阵列组装，薄膜厚度为2um。从图8所示不同水热时间的薄膜XRD图中可以看出，未水热处理的钒酸铋前驱体薄膜为锆石型四方相，在垂直于导电基底方向上具有较强的[200]晶轴取向，水热过程中锆石型四方相前驱体转化为白钨矿型单斜相钒酸铋晶体，晶体的晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向呈[010]取向；从图9所示水热过程中前驱体转化为晶体过程的SEM图中可以看出，钒酸铋前驱体薄膜中四方相颗粒逐渐转化为单斜相十面体钒酸铋晶体，所有颗粒呈水平阵列排布。
实施例3
将0.48mmol的硝酸铋和0.48mmol的偏钒酸铵溶于120mL的2M硝酸溶液中，直接将清洗干净的FTO竖直置于上述溶液中，在15℃恒温水浴条件下用浓氨水(25～28％)调节溶液pH值至pH＝0.81，溶液呈胶状混浊，继续搅拌0.5h后，在FTO晶种层上生长一层白色前驱体薄膜，随后进行水热反应，将生长有钒酸铋前驱体薄膜的FTO基底倾斜置于100mL水热反应釜中，其生长有前驱体薄膜的导电面方向朝下，装釜体积为60mL。随后置于烘箱中200℃下水热反应12h，待反应结束降至室温，用二次水冲洗电极薄膜，随后在500℃下进行焙烧2h处理，即得生长钒酸铋薄膜电极，电极形貌如图10所示。从图10可以看出，未添加晶种的空白FTO基底上生长的钒酸铋晶体稀疏，未形成连续薄膜。
实施例4
与实施例1不同之处在于，前驱体薄膜制备过程中，硝酸铋和偏钒酸铵的浓度控制变化为4mM，8mM，12mM和16mM，分别用浓氨水(25～28％)调节pH值至溶液出现胶状混浊，对应pH值分别为0.81，0.73，0.68和0.63，控制恒温水浴15℃和搅拌老化时间0.5h。其他晶种制备以及水热处理过程相同。所得到的钒酸铋薄膜电极的扫描电镜图为图11。
实施例5
与实施例1不同之处在于，前驱体薄膜制备过程中，硝酸铋和偏钒酸铵的浓度控制为4mM，用浓氨水(25～28％)调节pH值至0.81，0.90，1.00和1.10，随着调节的pH值升高，溶液混浊程度加深，控制恒温水浴15℃和搅拌老化时间0.5h。其他晶种制备以及水热处理过程相同。所得到的钒酸铋薄膜电极的扫描电镜图为图12。
实施例6
与实施例1不同之处在于，前驱体薄膜制备过程中，硝酸铋和偏钒酸铵的浓度控制为4mM，用浓氨水(25～28％)调节溶液出现胶状混浊，对应pH值为0.81，控制恒温水浴15℃，改变搅拌老化时间为0h，0.25h，0.5h，1.0h，1.5h和2.0h。其他晶种制备以及水热处理过程相同。所得到的钒酸铋薄膜电极的扫描电镜图为图13。
实施例7
将实施例1和2所得钒酸铋薄膜电极进行紫外可见表征，并进行光电催化分解水测试。从图14所示薄膜的紫外-可见吸收光谱可以看出，实施例1所得竖直阵列的钒酸铋薄膜电极和实施例2所得水平阵列电极具有相同吸收截止波长，但前者具有更高光吸收效率。配置pH＝9.0的1M的KBi溶液或1M的KBi+0.2M Na2SO3溶液，倒入光电测试池中，采用三电极体系测试系统，工作电极、参比电极、对电极分别为钒酸铋薄膜电极、饱和甘汞电极、铂片电极。入射光源为300W Xe灯，配AM1.5波长滤光片，设置偏压范围进行光电分解水测试。如图11所示，在1.23V(vs RHE)电压下，水平阵列和竖直阵列的钒酸铋薄膜电极的光电流密度分别为0.61和0.21mA/cm2。相比竖直阵列钒酸铋薄膜电极，水平阵列钒酸铋电极的光电分解水电流密度有2.9倍的提高，说明改变钒酸铋电极的晶轴生长取向，能有效提高其光电分解水性能。
以上实施例仅说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，但对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.取向生长晶体阵列构成的钒酸铋薄膜电极，其特征在于：所述电极为导电基底上取向生长的钒酸铋晶体阵列组成的薄膜电极，阵列中钒酸铋晶体的晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向呈[121]或[010]取向。
2.根据权利要求1所述的钒酸铋晶体阵列电极，其特征在于，所述的钒酸铋晶体为十面体单斜相钒酸铋晶体，单个晶体颗粒尺寸为2-5um。
3.根据权利要求1所述的钒酸铋晶体阵列电极，其特征在于，所述的钒酸铋晶体阵列为竖直阵列或水平阵列，晶体阵列在垂直于其所生长处导电基底表面方向上对应呈特定[121]或[010]晶轴取向；
所述的导电基底为FTO导电玻璃或高温导电玻璃。
4.一种权利要求1-3任一所述的钒酸铋薄膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)钒酸铋晶种层制备：将Bi3+铋源和V5+钒源按照化学计量比溶于无机酸溶液中，添加柠檬酸、冰醋酸以及聚乙烯醇作为粘结剂，搅拌溶解至溶液澄清透明，得到晶种前驱液；随后将晶种前驱液旋涂至清洗干净的导电基底的导电面上，然后在400-500℃下空气中焙烧2-6h，即得生长在导电基底上的钒酸铋晶种层；
(2)钒酸铋前驱体薄膜制备：将Bi3+铋源和V5+钒源按照化学计量比溶于无机酸溶液中，将步骤(1)得到的生长有晶种的导电基底置于溶液中，在可控温度下使用浓氨水(25～28wt％)调节溶液的pH值至溶液呈胶状混浊，继续搅拌后即得到生长在导电基底晶种层上的钒酸铋前驱体薄膜；
(3)水热处理以及焙烧处理：将步骤(2)得到的长有钒酸铋前驱体薄膜的导电基底倾斜(导电基底表面与水平面角度60-85度)置于水热反应釜中，其生长有钒酸铋前驱体薄膜的导电面方向朝下，加入步骤(2)得到的钒酸铋前驱体反应溶液至浸没长有钒酸铋前驱体薄膜的导电基底表面，随后置于烘箱中进行水热反应；待水热反应结束后，反应溶液降至室温，将生长有钒酸铋薄膜的导电基底在空气中进行焙烧处理，即得到钒酸铋晶体阵列取向生长构成的薄膜电极。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的铋源为硝酸铋、氯化铋的一种或二种，钒源为偏钒酸铵、乙酰丙酮氧钒的一种或二种，无机酸为盐酸、硝酸的一种或二种；
步骤(1)所述的铋源和钒源于无机酸溶液中的浓度分别为0.1-0.4mM，优选0.33mM；所述的无机酸溶液的浓度为4-4.2M，优选4.2M；所述的粘结剂柠檬酸、冰醋酸以及聚乙烯醇于5mL无机酸溶液中添加量分别为0.6-0.8g，1-1.5mL以及0.3-0.4g，
优选0.6-0.8g，1.25-1.5mL，0.3-0.4g；
步骤(1)所述的导电基底为FTO导电玻璃或高温导电玻璃。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的旋涂条件为旋涂转速为1000-3000rpm/s，优选1000-3000rpm/s；旋涂时间为30-90s，优选30-90s；滴加至导电基底溶液量为50-100uL/cm2，优选100uL/cm2。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的铋源为硝酸铋、氧化铋的一种或二种，钒源为偏钒酸铵、乙酰丙酮氧钒的一种或二种，无机酸为盐酸、硝酸的一种或二种；
步骤(2)所述的铋源和钒源于无机酸溶液中的浓度为4-16mM，
优选4mM；无机酸溶液浓度为1.8-2.2mM，优选2mM。
8.根据权利要求4或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的前驱体薄膜生长温度为10-15℃，优选15℃；调节溶液pH值为0.6-1.2，优选0.81；前驱体继续搅拌时间为0.25-0.5h，优选0.5h；所得前驱体薄膜进行水热处理得到钒酸铋晶体颗粒呈竖直阵列排列，所得钒酸铋薄膜电极晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向上呈[121]取向；
或，步骤(2)所述的前驱体薄膜生长温度为35-40℃，优选40℃；调节溶液pH值为0.6-1.2，优选0.81；前驱体搅拌时间为0.25-0.5h，优选0.5h；所得前驱体薄膜进行水热处理得到钒酸铋晶体颗粒呈水平阵列排列，所得钒酸铋薄膜电极晶轴在垂直于其所生长处导电基底表面方向上呈[010]取向。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：步骤(3)所述的水热过程中水热温度为160-200℃，优选200℃；水热时间为0.25-16h，优选9-16h；
步骤(3)所述的焙烧过程中焙烧温度为450-550℃，优选550℃；
焙烧时间为4-6h，优选4-6h。
10.一种权利要求1-3任一所述的取向生长晶体阵列构成的钒酸铋薄膜电极在光电催化分解水中的应用。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20201027 |