一种多孔网状结构BiVO₄薄膜及其制备方法

一种多孔网状结构BiVO₄薄膜及其制备方法
【专利摘要】一种多孔网状结构BiVO4薄膜及其制备方法，将NH4VO3和Bi(NO3)3·5H2O先后溶解于中，以稀硝酸调节pH值，以硼酸为促进剂，制成前驱液，将基板在紫外光照射下形成羟基单分子层，然后将基板羟基面悬浮于前驱液表面吸附前驱液中的[(BiVO3)2+NO3?]+，异相成核自组装形成多孔网状非晶态的前驱薄膜；再将前驱薄膜进行紫外光辐照形成羟基层，然后悬浮于前驱液表面进行自组装吸附，如此多次层层自组装制备出具有一定厚度的非晶态薄膜，最后进行晶化处理即可。本发明工艺简单，实验条件要求较低，通过多次层层自组装得到具有多孔网状结构和可见光响应的BiVO4薄膜，在光催化领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种多孔网状结构B i V04薄膜及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于功能材料领域，涉及一种通过分子识别吸附的层层自组装技术制备薄膜的方法，具体涉及一种多孔网状结构BiV〇4薄膜及其制备方法。【背景技术】
[0002]近些年来，环境问题和能源危机已经让人类感到自身生存的危机感，全球气候变暖，水污染，能源枯竭等问题正时刻威胁着我们的健康以及生存空间。在各类环境污染中， 最常见、最严重和影响最大的是化学污染。目前人们使用的具有代表性的处理化学污染的方法主要有:物理法、化学法、生物法和高温焚烧法等。这些方法对环境的维护和治理都起着一定作用，但都不同程度地存在着技术应用缺陷。然而，随着社会的发展以及科学研究的不断深入，人们发现一些半导体能够在光照条件下物质表面能够受激活化，有效地氧化分解有机物、还原重金属离子，从而展现出良好的光催化效果。因此，利用光催化剂降解有机污染物中有毒有害物质以其高效清洁、成本低廉及使用设备简单等优势逐渐成为治理环境污染技术中的主流趋势之一。
[0003]BiV〇4作为一种新型的可见光响应型光催化剂，被广泛地应用于光催化领域，并被认定是最有研究前景的光催化材料之一。因为BiV04的基本组成元素Bi和V来源成本低，并且它的价带宽度为2.4eV左右，在可见光区域有很好的光吸收，能提高太阳光的利用率。且 BiV04价带的位置比氧气的氧化还原电位更正，能有效的光解水产氧。此外，BiV04的电子和空穴的有效质量较轻，到达材料表面反应活性位点的几率高。因此，BiV04在有机污染物降解和光解水产氧方面表现出优异的性能。由于BiV04粉体存在着在水中易凝聚、失去活性、 且使光的穿透力受阻，难于分离和回收以及不适用于连续流体体系等问题，因而BiV04薄膜的光催化研究引起了各国科学家的注意。
[0004]在BiV〇4薄膜的制备方法方面，目前主要有以下几种方法:脉冲激光沉积法、化学溶液沉积法、喷涂热分解法、化学溶胶凝胶法等。虽然这些方法在制备薄膜方面存在着一定优势，但存在薄膜结构致密不利于光催化降解，重复性不高，环境污染大，与基板结合程度不牢固等缺点，或多或少的存在着无法兼顾“清洁、节能、高效制备BiV04光催化薄膜”这一理念。
[0005]自组装单层膜(self-assembled monolayers，SAMs)技术是一个借鉴于仿生学的新型成膜技术。通过短波紫外光辐照在基底界面上自发形成的有序的单分子羟基吸附层。 形成的羟基吸附层在空气中自发通过化学键牢固地吸附在基板上所形成的超薄羟基膜，因此它具有原位自发形成、成键高度有序排列、缺陷少、结合力强、呈“结晶态”等特点。由于羟基吸附层制备方法简单、成膜效果好、稳定性强、膜层厚度超薄，因此在异相成核诱导无机材料薄膜制备方面刚刚开始应用。目前还未见有采用自组装单层膜技术制备BiV04薄膜的相关报道。
【发明内容】

[0006]本发明的目的在于提供一种多孔网状结构BiV〇4薄膜及其制备方法，采用自组装单层膜技术制备出四方相德钒矿和单斜相白钨矿复合BiV〇4薄膜，该方法实验条件要求较低，得到的BiV〇4薄膜具有多孔网状结构，并且观察到BiV〇4薄膜具有光响应特性。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0008]一种多孔网状结构BiV〇4薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0009]1)前驱液的配置:
[0010]向去离子水中加入NH4V03，搅拌至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌均匀，再加入B i (N〇3)3 ? 5H20,室温下搅拌至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、稀硝酸、Bi(N〇3)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1: (40?44): 1: (0.8?1.2)，前驱液中 Bi离子的浓度为0.008?0.012mol/L;
[0011]2)基板的功能化:
[0012]将基板洗涤干净后置于紫外光下照射，使基板表面形成羟基单分子层，得到表面吸附羟基层的基板；[0〇13]3)薄膜的自组装:
[0014]将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于前驱液表面进行自组装吸附，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N03T，然后异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇n+OIT前驱薄膜；
[0015]4)薄膜的层层自组装:
[0016]将多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N(V]+0IT前驱薄膜在室温下干燥后用紫外光进行照射，使[(BiV〇3)2+N〇n+0『前驱薄膜表面形成羟基单分子层，即形成基板-〇H[(BiV〇3)2+ N〇r](Mr，然后将其悬浮于前驱液表面进行自组装吸附，利用羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N〇r] +，然后异相成核自组装形成基板-0H[(BiV03)2+N0r]0H一 [(BiV03)2+N〇n + ;如此反复多次进行薄膜的层层自组装，得到多孔网状非晶态薄膜；[0〇17]5)薄膜的晶化:[〇〇18]将多孔网状非晶态薄膜在室温下干燥后放入马弗炉中，在300?400°C下保温120 ?180min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。
[0019]所述步骤2)中的基板为FT0导电玻璃、IT0导电玻璃、玻璃载玻片或Si基板。
[0020]所述步骤2)和步骤4)中紫外光照射的时间为30?40min，紫外光的波长为 184.9nm〇[〇〇21]所述步骤3)和步骤4)中在进行自组装吸附时，控制前驱液的温度为65?75°C。 [〇〇22]所述步骤3)和步骤4)中自组装吸附的时间为18?22min。[〇〇23]所述步骤4)和步骤5)中的干燥时间为6?8h。[〇〇24]所述的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法制得的多孔网状结构BiV04薄膜，其晶型为四方相德钒矿和单斜相白钨矿的复合晶型，其形貌为多孔网状结构。
[0025]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:[〇〇26]本发明提供的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法，主要利用羟基层静电吸附作用的层层自组装技术，首先将NH4V03和Bi(N03)3 ? 5H20先后溶解于去离子水中，以稀硝酸调节pH值，以硼酸为促进剂，制成前驱液;将基板在紫外光照射下表面形成羟基单分子层，将基板的羟基层面悬浮于前驱液表面，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N03—] +，异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N03—]+0H—前驱薄膜； 然后将[(BiV03)2+N〇n+0『前驱薄膜进行紫外光辐照，使其表面形成羟基层，形成基板-0H [(BiV03)2+N(V]0IT，然后将其悬浮于前驱液表面进行自组装吸附，形成基板-0H[ (BiV03)2+ N03—]0H—[(BiV03)2+N03—] +，如此多次层层自组装制备出具有一定厚度的多孔网状非晶态薄膜，再经晶化处理即得到本发明的多孔网状结构BiV04薄膜。本发明提供了利用反向吸附层层自组装技术制备具有多孔网状结构的钒酸铋薄膜的方法，自组装技术是一个借鉴于仿生学的新型成膜技术，通过短波紫外光辐照在基底界面上自发形成的有序的单分子羟基吸附层，形成的羟基吸附层在空气中自发通过化学键牢固地吸附在基板上所形成的超薄羟基膜，因此它具有原位自发形成、成键高度有序排列、缺陷少、结合力强、呈“结晶态”等特点， 它具有制备方法简单、成膜效果好、稳定性强、膜层厚度超薄等优点。本发明在紫外照射及自组装过程中，紫外照射只能照射在多孔网状结构的前驱薄膜的网状结构表面，多孔内部无法照射到紫外光，因此孔内部无法形成基板-0H[(BiV03)2+N0r]0IT，即孔内部无法形成羟基层，后期孔内部无法形成吸附溶液中[(BiV03)2+N(V]+小的胶团分子，最终形成孔洞，并且在自组装吸附时，基板表面的羟基层的静电作用只能够吸附前驱液中的[(BiV03)2+N(V]+小的胶团分子，不吸附前驱液中的-[(BiV〇3)2+N(V]n+-大的胶团分子。本发明通过多次层层自组装得到具有多孔网状结构的BiV04薄膜，该方法工艺简单，实验条件要求较低，工艺过程易控制，制备出的BiV04薄膜呈多孔网装结构附着在基板表面，有利于提高其比表面积和有机物吸附能力，从而提高光催化效果。并且发现本发明所制备的多孔网状结构BiV04薄膜具有良好的光电响应能力，因此在光催化领域很可能会具有广阔的应用前景，有可能在可见光下降解有机物方面能够得到应用。【附图说明】[〇〇27]图1是本发明实施例1制备的BiV〇4薄膜的SEM图；[〇〇28]图2是本发明实施例3制备的BiV〇4薄膜的SEM图；[〇〇29]图3是本发明制备的BiV〇4薄膜的时间-电流曲线，其中a、b分别为实施例2和实施例3制得的BiV〇4薄膜的时间-电流曲线；
[0030]图4是本发明实施例3制备的BiV〇4薄膜的XRD图。【具体实施方式】[〇〇31]下面结合本发明较优的实施例和附图对本发明做进一步详细说明。[〇〇32] 实施例1 [〇〇33]1)前驱液的配置:[〇〇34]向去离子水中加入NH4V03,搅拌lOmin至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌lOmin至溶液均勾，再加入Bi (N〇3)3 ? 5H2〇,室温下搅拌30min至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌lOmin至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、稀硝酸、Bi(N03)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1:41.7:1:1， 前驱液中Bi离子的浓度为0.010mol/L;[〇〇35]2)基板的功能化:[〇〇36]将FT0导电玻璃基板依次置于水、丙酮、无水乙醇中超声洗涤lOmin。洗涤干净后置于184.9nm的紫外光下照射40min，使基板表面形成羟基单分子层，得到吸附羟基层的基板；
[0037]3)薄膜的自组装:[〇〇38]将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于70°C的前驱液表面进行自组装吸附20min，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N031 +，然后异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇n+OIT前驱薄膜；[〇〇39]4)薄膜的晶化:[〇〇4〇]将得到的多孔网状非晶态的[他￥03)2+勵厂]+0『前驱薄膜在室温下干燥711后放入马弗炉中，在300°C下保温120min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。[0041 ] 实施例2 [〇〇42]1)前驱液的配置:[〇〇43]向去离子水中加入NH4V03,搅拌lOmin至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌lOmin至溶液均勾，再加入Bi (N〇3)3 ? 5H2〇,室温下搅拌30min至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌lOmin至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、稀硝酸、Bi(N03)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1:41.7:1:1， 前驱液中Bi离子的浓度为0.010mol/L;
[0044]2)基板的功能化:
[0045]将FT0导电玻璃基板依次置于水、丙酮、无水乙醇中超声洗涤lOmin。洗涤干净后置于184.9nm的紫外光下照射40min，使基板表面形成羟基单分子层，得到吸附羟基层的基板； [〇〇46]3)薄膜的自组装:[〇〇47]将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于70°C的前驱液表面进行自组装吸附20min，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N031 +，然后异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇n+OIT前驱薄膜；[〇〇48]4)薄膜的层层自组装:[〇〇49]将多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N03—]+0H—前驱薄膜在室温下干燥7h后用184.9nm的紫外照射进行照射40min，使[(BiV03)2+N(V]+0『前驱薄膜头端形成羟基单分子层，形成 FT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—，然后将 FT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—的羟基面悬浮于 70°C 的前驱液表面进行20min的自组装吸附，利用羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+ N03—] +，然后异相成核自组装形成 FT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—[(BiV03)2+N03—] +，如此反复 2 次层层自组装制备出具有一定厚度的多孔网状非晶态薄膜。
[0050]5)薄膜的晶化:[〇〇51]将得到的多孔网状非晶态薄膜在室温下干燥7h后放入马弗炉中，在300°C下保温 120min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。[〇〇52] 实施例3 [〇〇53]1)前驱液的配置:[〇〇54]向去离子水中加入NH4V03,搅拌lOmin至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌lOmin至溶液均勾，再加入Bi (N〇3)3 ? 5H2〇,室温下搅拌30min至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌lOmin至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、稀硝酸、Bi(N03)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1:41.7:1:1， 前驱液中Bi离子的浓度为0.010mol/L;[〇〇55]2)基板的功能化:[〇〇56]将FT0导电玻璃基板依次置于水、丙酮、无水乙醇中超声洗涤lOmin。洗涤干净后置于184.9nm的紫外光下照射40min，使基板表面形成羟基单分子层，得到吸附羟基层的基板；
[0057]3)薄膜的自组装:[〇〇58]将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于70°C的前驱液表面进行自组装吸附20min，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N031 +，然后异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇n+OIT前驱薄膜；
[0059]4)薄膜的层层自组装:
[0060]将多孔网状非晶态的[(BiV〇3)2+N〇3—]+0H—前驱薄膜在室温下干燥7h后用184.9nm 的紫外照射进行照射40min，使[(BiV03)2+N(V]+0『前驱薄膜头端形成羟基单分子层，形成 FT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—，然后将 FT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—的羟基面悬浮于 70°C 的前驱液表面进行20min的自组装吸附，利用羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+ N03—] +，然后异相成核自组装形成 FT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—[(BiV03)2+N03—] +，如此反复 5 次层层自组装制备出具有一定厚度的多孔网状非晶态薄膜。
[0061]5)薄膜的晶化:[〇〇62]将得到的多孔网状非晶态薄膜在室温下干燥7h后放入马弗炉中，在300°C下保温 120min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。
[0063]实施例4[〇〇64]1)前驱液的配置:
[0065]向去离子水中加入NH4V03,搅拌lOmin至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌lOmin至溶液均勾，再加入Bi (N〇3)3 ? 5H2〇,室温下搅拌30min至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌lOmin至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、稀硝酸、Bi(N03)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1:43:1:1.1， 前驱液中Bi离子的浓度为0.008mol/L;[〇〇66]2)基板的功能化:[〇〇67]将IT0导电玻璃基板依次置于水、丙酮、无水乙醇中超声洗涤lOmin。洗涤干净后置于184.9nm的紫外光下照射30min，使基板表面形成羟基单分子层，得到吸附羟基层的基板； [〇〇68]3)薄膜的自组装:[〇〇69]将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于65°C的前驱液表面进行自组装吸附22min，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N031 +，然后异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇n+OIT前驱薄膜；
[0070]4)薄膜的层层自组装:[〇〇71]将多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N03—]+0H—前驱薄膜在室温下干燥6h后用184.9nm的紫外照射进行照射30min，使[(BiV03)2+N(V]+0『前驱薄膜头端形成羟基单分子层，形成 IT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—，然后将 IT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—的羟基面悬浮于 65°C 的前驱液表面进行22min的自组装吸附，利用羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+ N03—] +，然后异相成核自组装形成 IT0-0H[(BiV03)2+N03—]0H—[(BiV03)2+N03—] +，如此反复 1 次层层自组装制备出具有一定厚度的多孔网状非晶态薄膜。[〇〇72]5)薄膜的晶化:[〇〇73]将得到的多孔网状非晶态薄膜在室温下干燥6h后放入马弗炉中，在350°C下保温 160min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。
[0074]实施例5
[0075]1)前驱液的配置:
[0076]向去离子水中加入NH4V03,搅拌lOmin至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌lOmin至溶液均勾，再加入Bi (N〇3)3 ? 5H2〇,室温下搅拌30min至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌lOmin至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、稀硝酸、Bi(N〇3)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1:40:1:0.8， 前驱液中Bi离子的浓度为0.012mol/L;[〇〇77]2)基板的功能化:[〇〇78]将玻璃载玻片依次置于水、丙酮、无水乙醇中超声洗涤lOmin。洗涤干净后置于 184.9nm的紫外光下照射35min，使基板表面形成羟基单分子层，得到吸附羟基层的基板； [〇〇79]3)薄膜的自组装:[〇〇8〇]将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于75°C的前驱液表面进行自组装吸附18min，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N031 +，然后异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇n+OIT前驱薄膜；
[0081]4)薄膜的层层自组装:[〇〇82]将多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N03—]+0H—前驱薄膜在室温下干燥8h后用184.9nm的紫外照射进行照射35min，使[(BiV03)2+N(V]+0『前驱薄膜头端形成羟基单分子层，形成玻璃-0H[(BiV03)2+N03—]0H—，然后将玻璃-0H[(BiV03)2+N03—]0H—的羟基面悬浮于75°C的前驱液表面进行18min的自组装吸附，利用羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+ N03—] +，然后异相成核自组装形成玻璃-0H[(BiV03)2+N03—]0H—[(BiV03)2+N03—] +，如此反复3次层层自组装制备出具有一定厚度的多孔网状非晶态薄膜。[〇〇83]5)薄膜的晶化:[〇〇84]将得到的多孔网状非晶态薄膜在室温下干燥8h后放入马弗炉中，在400°C下保温 140min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。
[0085] 实施例6 [〇〇86]1)前驱液的配置:[〇〇87]向去离子水中加入NH4V03,搅拌lOmin至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌lOmin至溶液均勾，再加入Bi (N〇3)3 ? 5H2〇,室温下搅拌30min至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌lOmin至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、稀硝酸、Bi(N03)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1:44:1:1.2， 前驱液中Bi离子的浓度为0.01 lmol/L;[〇〇88]2)基板的功能化:[0〇89]将Si基板依次置于水、丙酮、无水乙醇中超声洗涤lOmin。洗涤干净后置于184.9nm的紫外光下照射38min，使基板表面形成羟基单分子层，得到吸附羟基层的基板；
[0090]3)薄膜的自组装:
[0091]将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于72°C的前驱液表面进行自组装吸附19min，利用基板表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N031 +，然后异相成核自组装形成多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇n+OIT前驱薄膜；[〇〇92]4)薄膜的层层自组装:[〇〇93]将多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N〇r]+OIT前驱薄膜在室温下干燥7.5h后用184.9nm的紫外照射进行照射32min，使[(BiV03)2+N03—]+0H—前驱薄膜头端形成羟基单分子层，形成 S1-0H[(BiV03)2+N03_]0H_，然后将 S1-0H[(BiV03)2+N03_]0『的羟基面悬浮于 68°C 的前驱液表面进行21min的自组装吸附，利用羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N03—] +，然后异相成核自组装形成 S1-0H[(BiV03)2+N03—]0H—[(BiV03)2+N03—] +，如此反复4次层层自组装制备出具有一定厚度的多孔网状非晶态薄膜。[〇〇94]5)薄膜的晶化:[〇〇95]将得到的多孔网状非晶态薄膜在室温下干燥6.5h后放入马弗炉中，在320°C下保温180min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。[〇〇96]图1和图2为本发明实施例1和实施例3制得的BiV〇4薄膜的SEM图，可以看出制得的 BiV04薄膜均为多孔网状结构。[〇〇97]图3本发明实施例2(图中a曲线)和实施例3(图中b曲线)制得的BiV〇4薄膜的时间-电流曲线，从图3中可以看出所制得的B i V 0 4薄膜均具有良好的光电响应特点，并且增加自组装次数的BiV04薄膜减小了光电流密度，说明了厚度的增加不利于电子传输到玻璃基板。 [〇〇98]对实施例3制得的BiV〇4薄膜进行XRD测试，图4为实施例3制得的BiV〇4薄膜的XRD图谱，从图4中可以看出，在衍射角为18.7°、28.9°、30.5°、42.4°、47.3°、53.3°所出现的衍射峰属于单斜相白钨矿(JCPDS N0.14-0688)在(110)(121 )(040)(051 )(042)(161)晶面的衍射峰，在衍射角为24.4°、30.7°、32.7°、39.5°、48.4°所出现的衍射峰属于四方相德钒矿 (JCPDS No ? 14-0133)在(200) (211) (112) (301) (312)晶面的衍射峰，因此所制备的BiV〇4薄膜均为四方相德钒矿(JCPDS N0.14-0133)和单斜相白钨矿(JCPDS N0.14-0688)复合的 BiV〇4薄膜。
[0099]以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:1)前驱液的配置:向去离子水中加入NH4V03，搅拌至澄清，然后加入稀硝酸，搅拌均匀，再加入Bi(N03)3 ? 5H20,室温下搅拌至澄清，最后加入硼酸，继续搅拌至澄清，得到前驱液;其中加入的NH4V03、 稀硝酸、Bi(N03)3 ? 5H20和硼酸的摩尔比为1: (40?44): 1: (0.8?1.2)，前驱液中Bi离子的 浓度为 〇 ? 008 ?0 ? 012mol/L;2)基板的功能化:将基板洗涤干净后置于紫外光下照射，使基板表面形成羟基单分子层，得到表面吸附 羟基层的基板；3)薄膜的自组装:将表面吸附羟基层的基板的羟基层一面悬浮于前驱液表面进行自组装吸附，利用基板 表面羟基层的静电作用吸附前驱液中的小分子[(BiV03)2+N(V] +，然后异相成核自组装形成 多孔网状非晶态的[(B i V03) 2+N03— ] +OH—前驱薄膜；4)薄膜的层层自组装:将多孔网状非晶态的[(BiV03)2+N03T(?r前驱薄膜在室温下干燥后用紫外光进行照射， 使[(BiV03)2+N(V]+0IT前驱薄膜表面形成羟基单分子层，即形成基板-0H[(BiV03)2+N0f] OH'然后将其悬浮于前驱液表面进行自组装吸附，利用羟基层的静电作用吸附前驱液中的 小分子[(BiV03)2+N〇n +，然后异相成核自组装形成基板-〇H[(BiV03)2+N〇n〇IT[(BiV03)2+ N(V] +;如此反复多次进行薄膜的层层自组装，得到多孔网状非晶态薄膜；5)薄膜的晶化:将多孔网状非晶态薄膜在室温下干燥后放入马弗炉中，在300?400°C下保温120? 180min，得到多孔网状结构BiV〇4薄膜。2.根据权利要求1所述的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤2) 中的基板为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、玻璃载玻片或Si基板。3.根据权利要求1所述的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤2) 和步骤4)中紫外光照射的时间为30?40min，紫外光的波长为184.9nm。4.根据权利要求1所述的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤3) 和步骤4)中在进行自组装吸附时，控制前驱液的温度为65?75°C。5.根据权利要求1所述的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤3) 和步骤4)中自组装吸附的时间为18?22min。6.根据权利要求1所述的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤4) 和步骤5)中的干燥时间为6?8h。7.权利要求1-6中任意一项所述的多孔网状结构BiV04薄膜的制备方法制得的多孔网状 结构BiV04薄膜，其特征在于:其晶型为四方相德钒矿和单斜相白钨矿的复合晶型，其形貌 为多孔网状结构。
【文档编号】C04B41/50GK105948530SQ201610261097
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】谈国强, 许驰, 任慧君, 夏傲
【申请人】陕西科技大学