氧化铁可见光光电催化材料改性研究进展
发布时间：2021-12-22 21:17
光电催化技术为环境治理和化工生产提供了一条节能、环保的路径。高活性光阳极材料是光电催化技术实际应用的瓶颈问题之一,因此为提高光电催化技术实际应用效率,亟待开发高效的光阳极材料。Fe2O3由于具有禁带宽度窄、稳定性高、价廉等优点成为光电催化研究的热点,且其在光电催化领域展现出良好的应用前景。为获得高效的Fe2O3光电催化剂,研究者针对Fe2O3自身能带位置、导电性差、空穴传输距离短等缺点进行了调控。对近年来在提高Fe2O3催化剂的光电催化性能所采用的制备技术（如水热法、喷雾热分解法、化学气相沉积法、原子层沉积法等）、改性方法（如"结"构建、掺杂、形貌调控等）及其改性后的产氢量进行了概述,并对Fe2O3光电催化剂的发展前景进行了展望。
【文章来源】：辽宁石油化工大学学报. 2020,40(02)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
水热法制备氧化铁光电极示意图[14]
原子层沉积法是一种基于表面气相化学反应的薄膜沉积技术，可以将反应前驱体物质以单原子膜的形式一层层地沉积在基底上。利用原子层沉积的自限制性和互补性可控制薄膜的成分和厚度[24]，同时制备复杂基底表面沉积薄膜，如图2所示。J.R.Avila等[25]采用原子层沉积法合成了不同厚度的α-Fe2O3薄膜，结果表明，厚度为5、14 nm的α-Fe2O3薄膜在水氧化反应中没有光电流响应，而厚度为19 nm的薄膜光电流达到0.1 mA/cm2(1.75 V vs.RHE)。Y.Zhang等[26]采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝膜（AAO）模板上制备了高度有序的Fe2O3纳米管阵列。Fe2O3纳米管长度为30μm，管壁厚度为（20±2)nm，很好地保持了AAO模板的形貌。1.5 电化学沉积法
由于阴、阳电极发生的反应不同，电化学沉积法又分为阴极电沉积法和阳极电沉积法。阴极电沉淀法以Fe3+为铁源，在碱性电解质溶液中，Fe3+与OH-反应生成FeOOH沉积在基底上形成FeOOH薄膜，在酸性电解质溶液中，Fe3+被还原为Fe沉积在基底上形成铁膜，然后对沉积了FeOOH薄膜或铁膜的基底进行热处理得到α-Fe2O3光电极。H.Choi等[29]采用阴极电沉淀法，在含有FeCl3和H2O2的电解质溶液中，通过两步沉积考察了制备α-Fe2O3薄膜的最佳工艺条件。结果表明，当第一步沉积电压为-0.05 V和沉积时间为30 s，第二步沉积电压为-0.25 V和沉积时间为150 s时，获得的α-Fe2O3薄膜的光电流密度最大为0.28 mA/cm2(0.5 V vs.SCE)。A.Mao等[30]以AAO为模板，在酸性电解质溶液中，采用两种不同的阴极电沉积方式，如图3所示，合成了不同形貌的Fe2O3。一种是利用电沉积将Fe纳米棒直接生长在AAO模板上，将其热处理后，采用NaOH溶液去除AAO模板，最终制得纳米棒Fe2O3电极；另一种是先将导电聚苯胺(PANI)纳米棒电沉积在AAO模板上，在80℃干燥过程中，因聚苯胺（PANI）体积缩小，PANI与AAO模板之间形成空隙，然后将Fe沉积在PANI与AAO之间的空隙中，对其进行热处理并采用NaOH溶液去除AAO模板得到纳米管Fe2O3电极。结果表明，与纳米棒Fe2O3电极相比，纳米管结构的Fe2O3光电极具有更高的光量子转化效率和更大的比表面积。阳极氧化电沉积是在一定的偏压条件下，电解质溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+在阳极表面与电解质溶液中的OH-生成FeOOH，再经焙烧得到α-Fe2O3。如H.Zhang等[31]以FeCl2为铁源，采用阳极沉积法合成了α-Fe2O3薄膜，薄膜厚度为200 nm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe-Bi2WO6/SBA15制备及其光催化性能研究[J]. 陈丽芬,梁文,郑宇延,储召华,郝桂霞. 当代化工. 2018(12)
[2]一种新型超分子化合物[（C2N2H4）2Mo36O128]·19H2O的制备与光催化性能研究[J]. 应俊,牟海晨,田爱香. 渤海大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]贵金属纳米粒子负载钛酸锶光催化剂[J]. 董颖男,田晓明,刘瑾,李珊珊,毕孝国. 辽宁石油化工大学学报. 2018(02)
[4]ZnO/Fe2O3复合结构的制备及光电化学性能研究[J]. 张丽娜,张平,马晋文,车致远,张伟,王秋实. 人工晶体学报. 2018(03)
本文编号：3547107
【文章来源】：辽宁石油化工大学学报. 2020,40(02)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
水热法制备氧化铁光电极示意图[14]
原子层沉积法是一种基于表面气相化学反应的薄膜沉积技术，可以将反应前驱体物质以单原子膜的形式一层层地沉积在基底上。利用原子层沉积的自限制性和互补性可控制薄膜的成分和厚度[24]，同时制备复杂基底表面沉积薄膜，如图2所示。J.R.Avila等[25]采用原子层沉积法合成了不同厚度的α-Fe2O3薄膜，结果表明，厚度为5、14 nm的α-Fe2O3薄膜在水氧化反应中没有光电流响应，而厚度为19 nm的薄膜光电流达到0.1 mA/cm2(1.75 V vs.RHE)。Y.Zhang等[26]采用原子层沉积法在多孔阳极氧化铝膜（AAO）模板上制备了高度有序的Fe2O3纳米管阵列。Fe2O3纳米管长度为30μm，管壁厚度为（20±2)nm，很好地保持了AAO模板的形貌。1.5 电化学沉积法
由于阴、阳电极发生的反应不同，电化学沉积法又分为阴极电沉积法和阳极电沉积法。阴极电沉淀法以Fe3+为铁源，在碱性电解质溶液中，Fe3+与OH-反应生成FeOOH沉积在基底上形成FeOOH薄膜，在酸性电解质溶液中，Fe3+被还原为Fe沉积在基底上形成铁膜，然后对沉积了FeOOH薄膜或铁膜的基底进行热处理得到α-Fe2O3光电极。H.Choi等[29]采用阴极电沉淀法，在含有FeCl3和H2O2的电解质溶液中，通过两步沉积考察了制备α-Fe2O3薄膜的最佳工艺条件。结果表明，当第一步沉积电压为-0.05 V和沉积时间为30 s，第二步沉积电压为-0.25 V和沉积时间为150 s时，获得的α-Fe2O3薄膜的光电流密度最大为0.28 mA/cm2(0.5 V vs.SCE)。A.Mao等[30]以AAO为模板，在酸性电解质溶液中，采用两种不同的阴极电沉积方式，如图3所示，合成了不同形貌的Fe2O3。一种是利用电沉积将Fe纳米棒直接生长在AAO模板上，将其热处理后，采用NaOH溶液去除AAO模板，最终制得纳米棒Fe2O3电极；另一种是先将导电聚苯胺(PANI)纳米棒电沉积在AAO模板上，在80℃干燥过程中，因聚苯胺（PANI）体积缩小，PANI与AAO模板之间形成空隙，然后将Fe沉积在PANI与AAO之间的空隙中，对其进行热处理并采用NaOH溶液去除AAO模板得到纳米管Fe2O3电极。结果表明，与纳米棒Fe2O3电极相比，纳米管结构的Fe2O3光电极具有更高的光量子转化效率和更大的比表面积。阳极氧化电沉积是在一定的偏压条件下，电解质溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+在阳极表面与电解质溶液中的OH-生成FeOOH，再经焙烧得到α-Fe2O3。如H.Zhang等[31]以FeCl2为铁源，采用阳极沉积法合成了α-Fe2O3薄膜，薄膜厚度为200 nm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe-Bi2WO6/SBA15制备及其光催化性能研究[J]. 陈丽芬,梁文,郑宇延,储召华,郝桂霞. 当代化工. 2018(12)
[2]一种新型超分子化合物[（C2N2H4）2Mo36O128]·19H2O的制备与光催化性能研究[J]. 应俊,牟海晨,田爱香. 渤海大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]贵金属纳米粒子负载钛酸锶光催化剂[J]. 董颖男,田晓明,刘瑾,李珊珊,毕孝国. 辽宁石油化工大学学报. 2018(02)
[4]ZnO/Fe2O3复合结构的制备及光电化学性能研究[J]. 张丽娜,张平,马晋文,车致远,张伟,王秋实. 人工晶体学报. 2018(03)
本文编号：3547107
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