恒温加热磁力搅拌器制备互相交错式的月牙型钒酸铋复合材料的方法

 

　　钒酸铋具有合适的带隙（2.4-2.6eV），具有带隙宽度适中、易于合成、成本低、环境兼容以及耐光腐蚀等优点，然而钒酸铋的光催化应用也存在一些缺陷，例如光生电子-空穴对容易复合，光生载流子迁移速率慢等，这些缺陷使钒酸铋的光电转移效率降低，从而限制了其广泛应用。针对这些缺陷，使钒酸铋与镍:羟基氧化铁复合形成异质结构，不仅能够促进电荷的分离而且能提高对可见光吸收效率，已被广泛应用于水分解及光电化学检测等领域。

 

　　目前，在实际应用中的镍:羟基氧化铁/钒酸铋复合材料多采用电化学沉积法和旋涂法制备，形貌往往以纳米多孔为主，形势较为单一。为了使其具有更好的形貌和性能，我们采用了在氧化铟锡导电玻璃上两步法制备一种互相交错式的月牙型镍:羟基氧化铁/钒酸铋复合材料，其优点包括表面积大，分布比较均匀，性能优良，成本低，能够缩短电子和空穴的传递路径，有利于光电流的增加。

 

　　发明内容

 

　　针对目前存在的问题，本发明提供一种在氧化铟锡导电玻璃上简单有效、操作简单、比表面积大的互相交错式的月牙型钒酸铋复合材料的合成方法。

 

　　氧化铟锡导电玻璃是In2O3掺Sn的半导体材料，其薄膜由于具有优良的导电性和光学性能，氧化铟锡在可见光（400～800nm）范围内是透明的，其透射率可在90%以上，而其红外光区的反射率也在85%以上。如此高的可见光区透射率和红外光区反射率同低电阻率相结合，使氧化铟锡薄膜成为典型的透明导电薄膜材料。同时氧化铟锡薄膜膜层非常牢固、坚硬、耐碱、耐热、耐潮湿且性能稳定，可以作为一种基底负载氧化锌产物。

 

　　为了解决以上技术问题，本发明是通过以下措施来实现的：一种互相交错式的月牙型钒酸铋复合材料，其特征包括以下步骤：

 

　　（1）氧化铟锡（ITO）导电玻璃的清洗：将氧化铟锡导电玻璃依次放入丙酮、无水乙醇、二次水超声处理10~20min，然后放入40~60℃烘箱30min干燥；

 

　　（2）前驱体溶液的配制：称取0.3638~0.5257g硝酸铋和6.6404~6.9352g碘化钾溶于100mLPH=1.2的硝酸溶液中，搅拌5~10min使其充分溶解混合，加入45~55mL含有0.3M对苯醌的乙醇溶液，搅拌30~40min；

 

　　（3）碘氧化铋的电沉积：将（1）中处理好的氧化铟锡导电玻璃置于（2）中配置好的前驱体溶液中，利用电化学工作站的点位溶出分析法，首先调节参数为-0.3V，5~10s进行预处理，再调节参数为-0.1V，15~20min进行电化学沉积，取出用二次水清洗三次，放入25℃烘干；

 

　　（4）钒酸铋的生成：将（3）中制备好的氧化铟锡导电玻璃浸入含有0.4M乙酰丙酮氧钒的二甲基亚砜溶液中20~30s，然后放置到预热为120℃的马弗炉中，其具体参数设置为首先预热到120℃，再以1℃/min的速度加热到280℃，以2℃/min的速度加热到450℃，最后在450℃恒温1h，降至室温取出，将其浸入0.05M的氢氧化钠溶液中缓慢搅拌5~10min，取出用二次水冲洗；

 

　　（5）镍:羟基氧化铁/钒酸铋复合材料的合成：分别称取0.0243~0.0521g三氯化铁置于5~10mL45mM的尿素溶液中和0.1783~0.3565g氯化镍溶于25~40mL45mM的尿素溶液中，然后将（4）中制备好的氧化铟锡导电玻璃浸入混合液中，在100℃油浴的集热式恒温加热磁力搅拌器中反应1~2h，取出用二次水清洗三次，放入25℃烘干。

 

　　本发明的有益效果：

 

　　（1）合成的互相交错式的月牙型钒酸铋复合材料，相比其他钒酸铋材料具有更大的表面积，有利于改善光吸收。

 

　　（2）该方法以氧化铟锡导电玻璃作为基底，有利于实现耐高温、导电的性能，可以作为连接电极的材料。

 

　　（3）制备方法简单，操作简单，成本低廉。

 

　　（4）此类钒酸铋复合材料在光催化、传感器和电子器件等领域具有广泛的应用价值。

 

　　附图说明

 

　　图1是互相交错式的月牙型钒酸铋复合材料的扫描电镜图。

 

　　具体实施方式

 

　　因此制备一种表面积大，采光能力强，性能优良的钒酸铋复合材料是一项重要的课题。

 

　　实施例1

 

　　（1）氧化铟锡（ITO）导电玻璃的清洗：将氧化铟锡导电玻璃依次放入丙酮、无水乙醇、二次水超声处理10min，然后放入40℃烘箱30min干燥；

 

　　（2）前驱体溶液的配制：称取0.3638g硝酸铋和6.6404g碘化钾溶于100mLPH=1.2的硝酸溶液中，搅拌5min使其充分溶解混合，加入45mL含有0.3M对苯醌的乙醇溶液，搅拌30min；

 

　　（3）碘氧化铋的电沉积：将（1）中处理好的氧化铟锡导电玻璃置于（2）中配置好的前驱体溶液中，利用电化学工作站的点位溶出分析法，首先调节参数为-0.3V，5s进行预处理，再调节参数为-0.1V，15min进行电化学沉积，取出用二次水清洗三次，放入25℃烘干；

 

　　（4）钒酸铋的生成：将（3）中制备好的氧化铟锡导电玻璃浸入含有0.4M乙酰丙酮氧钒的二甲基亚砜溶液中20s，然后放置到预热为120℃的马弗炉中，其具体参数设置为首先预热到120℃，再以1℃/min的速度加热到280℃，以2℃/min的速度加热到450℃，最后在450℃恒温1h，降至室温取出，将其浸入0.05M的氢氧化钠溶液中缓慢搅拌5min，取出用二次水冲洗；

 

　　（5）镍:羟基氧化铁/钒酸铋复合材料的合成：分别称取0.0243g三氯化铁置于5mL45mM的尿素溶液中和0.1783g氯化镍溶于25mL45mM的尿素溶液中，然后将（4）中制备好的氧化铟锡导电玻璃浸入混合液中，在100℃油浴的集热式恒温加热磁力搅拌器中反应1h，取出用二次水清洗三次，放入25℃烘干。