CN115044930B - 基于界面化学键的光阳极及其制备方法 - Google Patents

基于界面化学键的光阳极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于界面化学键的光阳极及其制备方法，涉及光电化学技术领域。本发明所述的基于界面化学键的光阳极，包括导电基底，所述导电基底表面设有过渡金属硫化物纳米阵列；所述过渡金属硫化物纳米阵列表面设有氧化膜，所述过渡金属硫化物纳米阵列和所述氧化膜在界面处形成界面化学键；所述氧化膜为Bi2WO6。本发明所述的光阳极在光电流密度上显著提高，优化样品在1.23VRHE偏压下光电流密度可达5.19mA/cm2，分离效率可达96.86％，注入效率可达64.88％，具有较高的光电化学性能。

Description

基于界面化学键的光阳极及其制备方法
技术领域
本发明涉及光电化学技术领域，尤其涉及一种基于界面化学键的光阳极及其制备方法。
背景技术
光电化学(PEC)光阳极可以直接将水分解成氢气和氧气，从而实现将太阳能直接转化为氢能，这有助于缓解当前人类社会所面临的能源危机和环境污染。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，在科技发展过程中扮演着极其重要的角色，但是目前对于太阳能的利用还存在着一些时间限制和空间限制，这大大限制了人们对于太阳能的利用。氢能作为一种二次能源，具有清洁无污染，易于存储等优点被人们广泛利用。通过光电化学分解水可以将太阳能直接转换成氢能，从而解决太阳能利用过程中的时间空间限制，缓解环境危机。光电化学分解水系统可以分为光电阳极、光电阴极和电解质。其中，光电阳极由于涉及到缓慢的四电子反应，大大限制了光电化学分解水的发展，成为研究者们研究的热点。提升光电阳极的性能可以很好地提升太阳能-氢能转换效率，实现可持续发展。
过渡金属硫化物由于具有可调节的带隙、优异的光吸收能力、以及良好的载流子动力学等优势，被认为是构建光电阳极的较好选择。其中，三元过渡金属硫化物，如CdIn2S4(CIS)、ZnIn2S4和ZnxCd1-xS等，由于具有合适的带隙、良好的形貌和低成本等优点，被广泛用作光阳极材料。然而，严重的体载流子复合和较差的表面载流子注入严重阻碍了它们在PEC领域的发展。通过构建异质结可以有效解决硫化物光电阳极体相复合严重的问题。
根据两种材料的能带位置可以将异质结分为三种类型：I型异质结、II型异质结和III型异质结。I型异质结一种材料的能带完全包含在另一种材料里面，因而电子和空穴向同一份方向迁移，载流子复合更加严重。II型异质结具有梯度的能带结构，载流子向相反的方向移动，因而可以从空间上分离光生电子空穴对。构成III型异质结的两种材料的能带没有交叉，无法实现载流子迁移，因而也无法解决光生载流子复合严重的问题。综上所述，只有II型异质结具有梯度的能带结构，能够从空间上分离光生电子空穴对，从而大大提升了光电阳极的分离效率，一直以来，引起了研究人员的广泛关注。然而，II型异质结的载流子传输方向是固定的，这就使得用来与过渡金属硫化物材料构建异质结用于光电阳极的材料主要限制在能带位置相对来讲偏上一点的材料中，可选择的范围小。并且，II型异质结的载流子迁移会使得电子从还原电位高的能带迁移到还原电位低的能带，相应地，空穴从氧化电位高的能带迁移到氧化电位低的能带。这就牺牲了光电阳极的氧化还原电位。Z型异质结与II型异质结具有相似的能带结构，但是它们的载流子传输方向是相反的。位于还原电位较低导带上的电子与位于氧化电位较低价带上的空穴会发生复合，从而使光生电子和空穴分别留在还原电位和氧化电位都比较高的导带和价带上。在促进光生电子空穴对分离空间上的同时，也保留了材料原有的氧化还原电位。但是，目前构建Z型异质结还存在能带不匹配、材料限制、以及制备困难等缺点。受II型异质结与Z型异质结相似的能带结构引发，通过在引入合适的界面化学键改变构成异质结材料的功函数，从而相应地改变形成异质结时的能带弯曲方向。因此，内部载流子传输路径发生变化，就可以将II型异质结转换成Z型异质结。这大大扩宽了可以与过渡金属硫化物构建异质结的材料选择范围。
在构建异质结光阳极时，除了本征能带结构外，还应考虑并充分利用半导体的光热效应、压电效应以及铁电效应等有意思的物理特性。例如，光热效应主要作用于其晶格中的非辐射弛豫和分子振动。此前的报道表明，可以通过利用材料的光热效应原位加热光阳极，促进分子热运动，从而进一步提升光电阳极的表面注入效率。此外，通过构建界面化学键改变分子结构的组成，可以影响材料的缺陷态，改变光阳极材料的分子振动，可以很大程度上影响材料的光热性能。然而，如何在异质结界面构建界面化学键，以及其对能带排列、光热效应和PEC性能的影响仍不明确。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中Z型异质构建困难、无法广泛应用的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于界面化学键的光阳极及其制备方法。利用具有较高能带位置和温度敏感特性的过渡金属硫化物与能带位置较低的光热材料通过引入界面化学键构建Z型异质结，全面提升光阳极的PEC性能。形成异质结的材料之间的界面化学键可用于进一步促进界面载流子转移，改善体相载流子分离。具有光热效应的BWO可以对光电极进行原位加热而不产生额外的能量损失。同时，界面化学键的构建会改变复合膜内的缺陷态密度，从而进一步影响非辐射复合导致的光热效应。因此，将过渡金属硫化物纳米阵列和BWO构建异质结可以综合利用异质结的载流子分离优势和光热效应的载流子注入优势，全面提升PEC性能。
本发明的第一个目的是提供一种基于界面化学键的光阳极，包括导电基底，所述导电基底表面设有过渡金属硫化物纳米阵列；所述过渡金属硫化物纳米阵列表面设有氧化膜，所述过渡金属硫化物纳米阵列和所述氧化膜在界面处形成界面化学键；所述氧化膜为Bi2WO6(BWO)。
在本发明的一个实施例中，所述过渡金属硫化物为CdIn2S4、ZnIn2S4和In2S3中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述过渡金属硫化物纳米阵列的厚度为400-600nm。
在本发明的一个实施例中，所述氧化膜的厚度为5-20nm。
在本发明的一个实施例中，所述导电基底为氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO)。
在本发明的一个实施例中，通过引入所述界面化学键实现了II型异质结到Z型异质结的转变。界面化学键可以影响光电化学材料的缺陷态密度，从而影响光热性能。
在本发明的一个实施例中，本发明的光阳极中，过渡金属硫化物与Bi2WO6(BWO)之间形成Z型异质结，促进光生载流子分离，提升光电化学性能，缓解能源危机。
本发明的第二个目的是提供一种所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，包括以下步骤，
S1、在预处理后的导电基底上制备过渡金属硫化物纳米阵列，得到负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底；
S2、在S1步骤所述的负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底上制备氧化膜，得到所述基于界面化学键的光阳极。
在本发明的一个实施例中，在S1步骤中，所述负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底的制备方法包括以下步骤：
将预处理后的导电基底浸入前驱体溶液A中，140-200℃下反应2-10h，得到负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底；前驱体溶液A是由过渡金属盐和硫源溶于溶剂得到。
在本发明的一个实施例中，硝酸镉、硝酸铟和硫源溶于溶剂可制备CdIn2S4(CIS)。
在本发明的一个实施例中，氯化锌、氯化铟和硫源溶于溶剂可制备ZnIn2S4。所述硝酸镉、硝酸铟和硫源的摩尔比为1：2：4；所述硝酸镉的浓度为0.01-0.05mol/L。
在本发明的一个实施例中，所述溶剂为水。
在本发明的一个实施例中，不添加锌源或者镉源可制备In2S3。
在本发明的一个实施例中，所述硫源为硫脲、L-半胱氨酸、尿素和硫代乙酰胺中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，在S1步骤中，所述预处理是分别在丙酮、酒精、水里各超声清洗20-40min。
在本发明的一个实施例中，所述丙酮溶液的体积浓度为98.0％。
在本发明的一个实施例中，所述酒精溶液的体积浓度为99.9％。
在本发明的一个实施例中，所述超声的功率为90-110W。
在本发明的一个实施例中，在S2步骤中，所述基于界面化学键的光阳极的制备方法包括以下步骤：
将S1步骤所述的负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底浸入前驱体溶液B中，140-200℃下反应5-20h，得到所述基于界面化学键的光阳极；所述前驱体溶液B是由五水合硝酸铋和钨酸钠溶于醇溶液得到。
在本发明的一个实施例中，在S2步骤中，所述五水合硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为2：1；所述五水合硝酸铋的浓度为0.024-0.025mol/L。
在本发明的一个实施例中，在S2步骤中，所述醇溶液的溶剂为乙二醇、乙醇和丙三醇中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，在S2步骤中，所述醇溶液中溶剂和水的体积比为3：1。
在本发明的一个实施例中，改变溶剂热反应氧化物膜的时间可以改变界面化学键的量，实现Z型异质结的构建及材料内部缺陷态密度的调制。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的光阳极通过简易的溶剂热方法在过渡金属硫化物和BWO界面处引入界面化学键，将传统的II型异质结转换成Z型异质结，促进了光生载流子分离。同时，引入界面化学键增加了材料的缺陷态密度，促进了由于缺陷态非辐射复合导致的光热效应。
(2)本发明所述的光阳极利用光热效应使光阳极具有高载流子分离效率以及高的载流子注入效率，全面提升光电化学光阳极的PEC性能。通过简单的溶剂热的方式，有助于控制界面化学键的量，从而实现对抑制光生电荷地复合以及缺陷态密度进行控制的目的。通过合理控制界面化学键的量，可以从最大程度上抑制光生电荷的体相复合，促进表面载流子注入，提升光电化学光阳极的光电性能。
(3)本发明所述的光阳极在光电流密度上显著提高，优化样品在1.23VRHE偏压下光电流密度可达5.19mA/cm2，分离效率可达96.86％，注入效率可达64.88％。因此，该光电化学光阳极是具有较高的光电化学性能。
(4)本发明所述的光阳极具有制备程序比较简单、原材料充足、价格低等优点。有利于大规模生产，具有巨大的潜在应用价值。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明实施例1的光阳极结构的SEM(扫描电子显微镜)图；
图2为本发明实施例1的光阳极在不同光照条件下的光电流密度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种基于界面化学键的光阳极及其制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将FTO基底依次在丙酮、酒精和去离子水中各超声清洗20min。
(2)将1mmol的硝酸镉粉末、2mmol的硝酸铟粉末和4mmol的硫脲粉末溶于100mL的超纯水中，搅拌30min得到澄清的前驱体溶液。将洗净的FTO放置于25mL的聚四氟乙烯罐子中，导电面朝下，取10mL上述前驱体溶液进行水热反应。控制水热反应的温度为200℃，升温时间为30min，保温时间为4h，得到厚度为500nm的CIS纳米阵列。将以上得到的CIS纳米阵列放置于50℃的真空干燥箱中进行干燥以备进一步处理。
(3)将0.30mol的五水合硝酸铋粉末溶解在80mL乙二醇溶液中，得到溶液A。将0.15mol的钨酸钠粉末溶解在80mL的水：乙二醇1：1的溶液中，得到溶液B。将20mL溶液A和20mL溶液B按1：1的比例混合得到前驱体溶液C。将(2)步骤中得到的CIS电极放置于25mL的聚四氟乙烯罐子中，CIS面朝下，取10mL上述前驱体溶液进行溶剂热反应。控制反应的温度为160℃，升温时间为20min，保温时间为10h，得到所需界面调制的光电化学光阳极。
用这种方法制备的光电化学光阳极在1.23VRHE偏压下，白光下的光电流密度为5.19mA/cm2，白光叠加红外光下的光电流密度与白光下相似，但是在低电压下有所提升，载流子分离效率达96.86％，注入效率达64.88％。
对比例1
按照实施例1步骤(1)和(2)中的方法制备带有CIS纳米阵列，区别在于步骤(3)：
(3)将0.30mol的五水合硝酸铋粉末溶解在80mL乙二醇溶液中，得到溶液A。将0.15mol的钨酸钠粉末溶解在80mL的水：乙二醇1：1的溶液中，得到溶液B。将20mL溶液A和20mL溶液B按1：1的比例混合得到前驱体溶液C。取10mL上述前驱体溶液C放置于25mL的聚四氟乙烯罐子中进行溶剂热反应。控制反应的温度为160℃，升温时间为20min，保温时间为10h，得到BWO悬浊液。将BWO悬浊液进行离心、清洗各三次，在80℃下烘干24h，得到BWO粉末。
(4)将步骤(3)中获得的BWO粉末旋涂到CIS纳米阵列上，设置旋涂的转速和时间分别为3000rpm和20s，得到CIS-BWO光电化学光阳极。
用这种方法制备的光电化学光阳极在界面处不含Bi-S键，异质结类型为II型异质结，载流子传输方向与例1中所描述的光电化学光阳极相反。用这种方法制备的光电化学光阳极在1.23VRHE偏压下，白光下的光电流密度为0.94mA/cm2，白光叠加红外光下的光电流密度为1.25mA/cm2，载流子分离效率仅为34.46％，注入效率仅为43.77％。
测试例1
对实施例1的光阳极进行扫描电子显微镜表征，结果如图1所示，在CIS纳米阵列上包裹着薄薄一层薄膜，表明BWO的存在。
测试例2
对实施例1制备的光阳极进行光电流密度测试，结果如图2所示。
从图2可以看出，由于光热效应的作用，实施例1的CIS/BWO样品在白光叠加红外光的时候较单纯的白光下性能有很大的提高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、在预处理后的导电基底上制备过渡金属硫化物纳米阵列，得到负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底；所述过渡金属硫化物为CdIn2S4、ZnIn2S4和In2S3中的一种或多种；
S2、在S1步骤所述的负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底上制备氧化膜，得到所述基于界面化学键的光阳极；所述氧化膜为Bi2WO6；
其中，S1步骤所述的过渡金属硫化物纳米阵列和S2步骤所述的氧化膜在界面处形成界面化学键。
2.根据权利要求1所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述过渡金属硫化物纳米阵列的厚度为400-600nm。
3.根据权利要求1所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底的制备方法包括以下步骤：
将预处理后的导电基底浸入前驱体溶液A中，140-200℃下反应2-10h，得到负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底；前驱体溶液A是由过渡金属盐和硫源溶于溶剂得到。
4.根据权利要求3所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，所述硫源为硫脲、L-半胱氨酸和硫代乙酰胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述导电基底为氟掺杂氧化锡导电玻璃。
6.根据权利要求1所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述预处理是分别在丙酮、酒精、水里各超声清洗20-40min。
7.根据权利要求1所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，所述氧化膜的厚度为5-20nm。
8.根据权利要求1所述的基于界面化学键的光阳极的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，所述基于界面化学键的光阳极的制备方法包括以下步骤：
将S1步骤所述的负载有过渡金属硫化物纳米阵列的导电基底浸入前驱体溶液B中，140-200℃下反应5-20h，得到所述基于界面化学键的光阳极；所述前驱体溶液B是由五水合硝酸铋和钨酸钠溶于醇溶液得到。
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US20150251172A1 (en) * 2012-09-21 2015-09-10 Toto Ltd. Composite photocatalyst, and photocatalyst material
CN109338391B (zh) * 2018-10-18 2021-07-20 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 用于光电化学分解水制氢的基底的制备方法及其产品和应用
CN110368968B (zh) * 2019-07-15 2020-10-13 中国石油大学(北京) NiFe-LDH/Ti3C2/Bi2WO6纳米片阵列及制法和应用
CN111530479B (zh) * 2020-04-29 2023-06-20 清华大学深圳国际研究生院 一种钨酸铋硫化铜复合材料的制备方法
CN111744503A (zh) * 2020-07-29 2020-10-09 自然资源部第一海洋研究所 一种Z型异质结MoS2/Bi2WO6复合光催化剂及其制备方法和应用

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