一种高效BiVO4/Mo2C复合光电催化材料及其制备方法和应用

本发明属于功能材料，涉及光电催化材料，具体涉及一种高效bivo4/mo2c复合光电催化材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、21世纪，在世界经济高速发展、人口急剧增加的背景下，能源问题日益突出。氢能是一种来源广泛、热值高、清洁可再生的绿色高效二次能源，被认为是解决地球环境问题和解决能源危机的“终极能源”，对全球经济可持续发展具有重大战略意义。光电催化(pec)技术能够直接利用太阳能，在更低的电能支持下，将水分解为h2和o2，是目前公认的一种最环保、最有效的方法，也是获得“绿氢”的主要途径。光阳极-阴极光电催化是目前光解水制氢领域的一个热点，其关键在于研发高效率的光阳极材料。目前，固体电解水制氢催化剂主要为贵金属铱、钌的氧化物(irox、ruox)，而阴极材料主要为贵金属pt，成本极为高昂，这无疑限制了其实际应用。因此，开发廉价、高效的非贵金属催化剂是实现太阳能绿色分解水制氢的关键所在。

2、现有的tio2，wo3，fe2o3等非贵金属光催化材料由于其光响应范围较窄，光生电子-空穴的复合速率较高，导致其光能-氢能转化效率较低，仅为4％。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构可控的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料及其制备方法和应用，制备方法简单、条件温和。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种高效bivo4/mo2c复合光电催化材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、将1～4mmol五水合硝酸铋溶解在7～10ml 1.0mol/l的hno3溶液中，同时将4～8mmol nh4vo3溶解在100～200ml 1.0mol/l的naoh溶液中，在剧烈搅拌下将两溶液混合形成黄色溶液，之后调节此溶液ph值为4～9，搅拌得到前驱液a；

5、步骤二、将前驱液a转入水热反应釜中，将密封好的反应釜放入烘箱中，设置温度参数为120℃～180℃，反应时间为6h～24h，反应结束后冷却至室温，洗涤、干燥，将干燥的物质在研钵中研磨得到bivo4，表示为粉体a；

6、步骤三、将0.3～3g三聚氰胺和0.09～0.9g钼酸铵充分混合，然后置于管式炉中，在氩气气氛下以3～10℃min-1的速率将混合物加热至800～1000℃，并保持2～4h，待管式炉冷却至室温后，得到所需的产物mo2c，表示为粉体b；

7、步骤四、按粉体b质量分数为3％～15％称取粉体b和粉体a混合均匀并超声、干燥后放入方舟中，在马弗炉中于300～500℃下煅烧2～4h，得到bivo4/mo2c复合光电催化材料。

8、本发明还具有以下技术特征：

9、优选的，步骤二中所述的搅拌为用磁力搅拌器搅拌1h。

10、优选的，步骤二中所述的反应釜的体积填充比保持在60％。

11、优选的，步骤二中所述的洗涤为分别用无水乙醇和去离子水抽滤洗涤3～5次。

12、优选的，步骤二和步骤四中所述的干燥为在40～70℃烘箱中干燥10～14h。

13、优选的，步骤四中所述的超声为加入无水乙醇后将混合粉体超声1～3h。

14、本发明还保护一种上所述的方法制备的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料及其在光电化学分解水中作为光阳极的应用。

15、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

16、本发明采用水热法及管式炉烧结法首先制备出bivo4及mo2c粉体材料，然后通过马弗炉合成bivo4/mo2c复合光阳极材料，反应条件温和，易于实现，过程易控，并且通过控制前驱物的反应温度、反应时间、ph等，可以很好的调控产物的形貌、粒径尺寸，以获得最优的晶型；

17、本发明制得的bivo4/mo2c复合光阳极材料，表现出较好的光电催化性能。

技术特征：

1.一种高效bivo4/mo2c复合光电催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的搅拌为用磁力搅拌器搅拌1h。

3.如权利要求1所述的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的反应釜的体积填充比保持在60％。

4.如权利要求1所述的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的洗涤为分别用无水乙醇和去离子水抽滤洗涤3～5次。

5.如权利要求1所述的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤二和步骤四中所述的干燥为在40～70℃烘箱中干燥10～14h。

6.如权利要求1所述的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的超声为加入无水乙醇后将混合粉体超声1～3h。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的方法制备的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料。

8.一种如权利要求7所述的高效bivo4/mo2c复合光电催化材料在光电化学分解水中作为光阳极的应用。

技术总结
本发明公开了一种高效BiVO<subgt;4</subgt;/Mo<subgt;2</subgt;C复合光电催化材料及其制备方法和应用，制备方法包括：制备BiVO<subgt;4</subgt;粉体A和Mo<subgt;2</subgt;C粉体B，按粉体B质量分数为3％～15％称取粉体B和粉体A均匀混合研磨，加入无水乙醇后将混合粉体超声1～3h，烘干后放入方舟中，在马弗炉中于300～500℃下煅烧2～4h，得到BiVO<subgt;4</subgt;/Mo<subgt;2</subgt;C复合光电催化材料，本发明采用水热法及管式炉烧结法首先制备出BiVO<subgt;4</subgt;及Mo<subgt;2</subgt;C粉体材料，然后通过马弗炉合成BiVO<subgt;4</subgt;/Mo<subgt;2</subgt;C复合光阳极材料，反应条件温和，易于实现，过程易控，并且通过控制前驱物的反应温度、反应时间、pH等，可以很好的调控产物的形貌、粒径尺寸，以获得最优的晶型；本发明制得的BiVO<subgt;4</subgt;/Mo<subgt;2</subgt;C复合光阳极材料，表现出较好的光电催化性能。

技术研发人员：曹丽云,余泽翰,冯亮亮,黄剑锋,赵勇,冯永强,王东平,齐艺榕
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9