發(fā)布時間：2021-12-22 21:17

　　光電催化技術(shù)為環(huán)境治理和化工生產(chǎn)提供了一條節(jié)能、環(huán)保的路徑。高活性光陽極材料是光電催化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的瓶頸問題之一,因此為提高光電催化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效率,亟待開發(fā)高效的光陽極材料。Fe₂O₃由于具有禁帶寬度窄、穩(wěn)定性高、價廉等優(yōu)點(diǎn)成為光電催化研究的熱點(diǎn),且其在光電催化領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。為獲得高效的Fe₂O₃光電催化劑,研究者針對Fe₂O₃自身能帶位置、導(dǎo)電性差、空穴傳輸距離短等缺點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)控。對近年來在提高Fe₂O₃催化劑的光電催化性能所采用的制備技術(shù)（如水熱法、噴霧熱分解法、化學(xué)氣相沉積法、原子層沉積法等）、改性方法（如"結(jié)"構(gòu)建、摻雜、形貌調(diào)控等）及其改性后的產(chǎn)氫量進(jìn)行了概述,并對Fe₂O₃光電催化劑的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報. 2020,40(02)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

水熱法制備氧化鐵光電極示意圖[14]

原子層沉積法是一種基于表面氣相化學(xué)反應(yīng)的薄膜沉積技術(shù)，可以將反應(yīng)前驅(qū)體物質(zhì)以單原子膜的形式一層層地沉積在基底上。利用原子層沉積的自限制性和互補(bǔ)性可控制薄膜的成分和厚度[24]，同時制備復(fù)雜基底表面沉積薄膜，如圖2所示。J.R.Avila等[25]采用原子層沉積法合成了不同厚度的α-Fe2O3薄膜，結(jié)果表明，厚度為5、14 nm的α-Fe2O3薄膜在水氧化反應(yīng)中沒有光電流響應(yīng)，而厚度為19 nm的薄膜光電流達(dá)到0.1 mA/cm2(1.75 V vs.RHE)。Y.Zhang等[26]采用原子層沉積法在多孔陽極氧化鋁膜（AAO）模板上制備了高度有序的Fe2O3納米管陣列。Fe2O3納米管長度為30μm，管壁厚度為（20±2)nm，很好地保持了AAO模板的形貌。1.5 電化學(xué)沉積法

由于陰、陽電極發(fā)生的反應(yīng)不同，電化學(xué)沉積法又分為陰極電沉積法和陽極電沉積法。陰極電沉淀法以Fe3+為鐵源，在堿性電解質(zhì)溶液中，F(xiàn)e3+與OH-反應(yīng)生成FeOOH沉積在基底上形成FeOOH薄膜，在酸性電解質(zhì)溶液中，F(xiàn)e3+被還原為Fe沉積在基底上形成鐵膜，然后對沉積了FeOOH薄膜或鐵膜的基底進(jìn)行熱處理得到α-Fe2O3光電極。H.Choi等[29]采用陰極電沉淀法，在含有FeCl3和H2O2的電解質(zhì)溶液中，通過兩步沉積考察了制備α-Fe2O3薄膜的最佳工藝條件。結(jié)果表明，當(dāng)?shù)谝徊匠练e電壓為-0.05 V和沉積時間為30 s，第二步沉積電壓為-0.25 V和沉積時間為150 s時，獲得的α-Fe2O3薄膜的光電流密度最大為0.28 mA/cm2(0.5 V vs.SCE)。A.Mao等[30]以AAO為模板，在酸性電解質(zhì)溶液中，采用兩種不同的陰極電沉積方式，如圖3所示，合成了不同形貌的Fe2O3。一種是利用電沉積將Fe納米棒直接生長在AAO模板上，將其熱處理后，采用NaOH溶液去除AAO模板，最終制得納米棒Fe2O3電極；另一種是先將導(dǎo)電聚苯胺(PANI)納米棒電沉積在AAO模板上，在80℃干燥過程中，因聚苯胺（PANI）體積縮小，PANI與AAO模板之間形成空隙，然后將Fe沉積在PANI與AAO之間的空隙中，對其進(jìn)行熱處理并采用NaOH溶液去除AAO模板得到納米管Fe2O3電極。結(jié)果表明，與納米棒Fe2O3電極相比，納米管結(jié)構(gòu)的Fe2O3光電極具有更高的光量子轉(zhuǎn)化效率和更大的比表面積。陽極氧化電沉積是在一定的偏壓條件下，電解質(zhì)溶液中的Fe2+被氧化為Fe3+,Fe3+在陽極表面與電解質(zhì)溶液中的OH-生成FeOOH，再經(jīng)焙燒得到α-Fe2O3。如H.Zhang等[31]以FeCl2為鐵源，采用陽極沉積法合成了α-Fe2O3薄膜，薄膜厚度為200 nm。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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