复合阳极材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及光电化学，特别是涉及复合阳极材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、光电化学(pec)水分解制氢是利用太阳能最可行的方式之一，可以将太阳能转化氢能储存利用，典型的三电极体系pec池由光阳极、光阴极以及参比电极构成，其中光阳极吸收光能为水分解反应提供能量。

2、bivo4(钒酸铋)具有良好的光带隙，导带接近0vvs.rhe，是一种很有前途的光阳极。然而，bivo4光阳极还存在一些缺点，如：电荷复合严重、氧化动力学低，这极大地限制了电子与空穴的分离。为了提高bivo4光阳极的光电化学性能，传统技术通常利用形貌调控、元素掺杂、构筑异质结、表面修饰助催化剂等对其进行表面改性，其中，表面修饰助催化剂被认为是提高bivo4光阳极光电化学性能的最有效方法。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种复合阳极材料及其制备方法和应用，所述制备方法得到的复合阳极材料能够更好的促进电子-空穴在材料表面发生分离，具有更好的光电催化效果。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合阳极材料的制备方法，包括以下步骤：

3、将乙酸盐和硝酸钴溶于溶剂中，得到电解质溶液；

4、将bivo4光阳极置于所述电解质溶液中，以bivo4光阳极作为工作电极，采用三电极系统进行循环伏安电沉积，在所述bivo4光阳极表面沉积coox助催化剂，得到复合阳极材料，其中，采用三电极系统进行循环伏安电沉积的步骤中，外加偏压为-1.0v至1.0v。

5、在其中一个实施例中，采用三电极系统进行循环伏安电沉积的步骤中，扫描速率为40mv/s至60mv/s。

6、在其中一个实施例中，所述电解质溶液中，硝酸钴的浓度为0.035mol/l至0.038mol/l。

7、在其中一个实施例中，所述电解质溶液中，乙酸盐的浓度为0.8mol/l至1.0mol/l。

8、在其中一个实施例中，所述乙酸盐选自乙酸钠。

9、在其中一个实施例中，所述bivo4光阳极与所述coox助催化剂的厚度比为10:1至15:1。

10、在其中一个实施例中，所述bivo4光阳极采用循环伏安法制备得到。

11、本发明还提供一种所述复合阳极材料的制备方法制备得到的复合阳极材料。

12、本发明还提供一种所述的复合阳极材料在光电化学设备中的应用。

13、在其中一个实施例中，所述复合阳极材料用作光电化学水分解制氢设备的光阳极。

14、本发明复合阳极材料的制备方法中，采用硝酸钴(co(no3)2)作为前驱体，并将外加偏压设置为-1.0v至1.0v，从而，当扫描至负电位区间时，电解质溶液中的no3—可以分解产生oh—，oh—再与co2+反应并在bivo4光阳极表面沉积得到co(oh)2，然后，当扫描至正电位区间时，co(oh)2会进一步反应，转变成coooh和co3o4。另外，bivo4光阳极的价带电位是2.39v，当扫描至正电位区间时光生空穴可以把部分co2+氧化成co3+。

15、因此，本发明采用循环伏安电沉积得到的coox助催化剂主要由co(oh)2、coooh和co3o4组成，同时包括co2+和co3+，进而将本发明的复合阳极材料在光电化学水分解制氢等光电化学领域中应用时，复合阳极材料能与电解液更好的接触，促进电子-空穴在其表面发生分离，具有更好的光电催化效果。

技术特征：

1.一种复合阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合阳极材料的制备方法，其特征在于，采用三电极系统进行循环伏安电沉积的步骤中，扫描速率为40mv/s至60mv/s。

3.根据权利要求1所述的复合阳极材料的制备方法，其特征在于，所述电解质溶液中，硝酸钴的浓度为0.035mol/l至0.038mol/l。

4.根据权利要求1所述的复合阳极材料的制备方法，其特征在于，所述电解质溶液中，乙酸盐的浓度为0.8mol/l至1.0mol/l。

5.根据权利要求1所述的复合阳极材料的制备方法，其特征在于，所述乙酸盐选自乙酸钠。

6.根据权利要求1所述的复合阳极材料的制备方法，其特征在于，所述bivo4光阳极与所述coox助催化剂的厚度比为10:1至15:1。

7.根据权利要求1所述的复合阳极材料的制备方法，其特征在于，所述bivo4光阳极采用循环伏安法制备得到。

8.一种如权利要求1至7任一项所述复合阳极材料的制备方法制备得到的复合阳极材料。

9.一种如权利要求8所述的复合阳极材料在光电化学设备中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述复合阳极材料用作光电化学水分解制氢设备的光阳极。

技术总结
本发明涉及一种复合阳极材料及其制备方法和应用，所述复合阳极材料的制备方法包括以下步骤：将乙酸盐和硝酸钴溶于溶剂中，得到电解质溶液；将BiVO<subgt;4</subgt;光阳极置于所述电解质溶液中，以BiVO<subgt;4</subgt;光阳极作为工作电极，采用三电极系统进行循环伏安电沉积，在所述BiVO<subgt;4</subgt;光阳极表面沉积CoO<subgt;x</subgt;助催化剂，得到复合阳极材料，其中，采用三电极系统进行循环伏安电沉积的步骤中，外加偏压为负1.0V至1.0V。本发明采用循环伏安电沉积得到的CoO<subgt;x</subgt;助催化剂主要由Co(OH)<subgt;2</subgt;、CoOOH和Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;组成，包括Co<supgt;2+</supgt;和Co<supgt;3+</supgt;，进而，将本发明制得的复合阳极材料在光电化学水分解制氢等光电化学领域中应用时，复合阳极材料能与电解液更好的接触，促进电子‑空穴在其表面发生分离，具有更好的光电催化效果。

技术研发人员：岳彭飞,魏欣欣,罗冲,冯涛,袁智斌
受保护的技术使用者：甘肃海亮新能源材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24