技术摘要：
本发明属于纳米复合材料技术领域，涉及一种BiVO4‑Ni/Co3O4异质结合成方法，首先采用电沉积法在FTO基片上生长一层BiOI纳米颗粒，再将乙酰丙酮氧钒水溶液滴加在FTO表面，高温煅烧后生成钒酸铋（BiVO4），通过连续离子吸附反应，将FTO倾斜放置在含有Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3  全部
背景技术：
有效利用太阳能一直备受关注，由于化石燃料的枯竭，且带来的严重污染迫使人 类不得不寻求新的清洁能源。利用太阳光分解水产生氢气是一项非常好的策略，能满足未 来清洁能源的需求。 近年来，以BiVO4为代表的铋系半导体在光电化学分解水领域被广泛应用。由于它 的成本低、化学性质稳定、带隙窄(2.4eV)等优点受到研究者的青睐。但是，纯BiVO4由于低 的电荷分离效率和缓慢的水氧化动力学导致光电流密度的低下，限制了理论上的光电化学 分解水产氢效率。 为进一步开发BiVO4的光电催化性能，异质结构建、形貌调控、界面工程和元素掺 杂等策略被研究和利用。Co基材料由于成本低廉、储量大、功能性强一直被研究。作为窄带 系的p型半导体Co3O4(2.07eV)，能和BiVO4耦合形成BiVO4-Ni/Co3O4的p-n异质结，加快电子- 空穴分离效率，提升光电化学分解水的性能。Ni元素的引入则进一步提高导电性。Ni/Co3O4 析氧助催化剂能够降低过电位，显著改善水氧化动力学。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种BiVO4-Ni/Co3O4异质 结材料的合成方法。 本发明首先采用经典的恒电压电沉积，在FTO表面制备BiVO4，FTO依次用无水乙 醇、丙酮、水进行超声处理，烘干备用；再选取Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O、C6H12N4、尿素 (CH4N2O)和NH4F等试剂配制成混合溶液，用水热法，将密闭的反应釜置于180℃的高温烘箱 中反应，取出并用大量去离子水冲洗，置于马弗炉高温退火，最终得到目标产物BiVO4-Ni/ Co3O4。 一种BiVO4-Ni/Co3O4异质结的合成方法，按照下列步骤进行: A、配制0.4mol/L的KI溶液，加入Bi(NO3)3·5H2O得混合水溶液，Bi(NO3)3的浓度为 0.04mol/L，以硝酸调节pH至1～3，优选1.7，倒入对苯醌的乙醇溶液，搅拌10～20min，得到 BiOI前驱体溶液，其中所述混合水溶液与对苯醌的乙醇溶液的体积比为5:1～5:3，优选5: 2；所述对苯醌的乙醇溶液的浓度为0.23mol/L； B、前驱体溶液置于三电极系统，以FTO为工作电极、Pt丝为对电极、Ag/AgCl为参比 电极，-0.1Vvs  Ag/AgCl的偏压下电沉积3～6min，优选5min，在FTO表面形成均匀的暗红色 BiOI薄膜，用离子水洗涤FTO，室温干燥； C、向BiOI薄膜表面滴加0.2mol/L乙酰丙酮氧钒水溶液，将FTO于300～600℃煅烧 退火1.5～3h，优选450℃退火2h，取出自然冷却至室温，用NaOH溶液浸泡去除表面多余的 3 CN 111569896 A 说　明　书 2/5 页 V2O5，去离子水洗净、干燥获得FTO基片生长有BiVO4光阳极； D、向去离子水中加入Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O、C6H12N4、CH4N2O和NH4F，超声 搅拌均匀为混合溶液，其中所述Co(NO3)2·6H2O：Ni(NO3)2·6H2O：C6H12N4：CH4N2O：NH4F：去离 子水为固液比0.5～5mM：2.5mM：6mM：0.36g：0.195g：50mL，优选2.5mM：2.5mM：6mM：0.36g： 0.195g：50mL； E、将上述混合溶液倒入水热反应釜中至体积60％处，所制得的FTO基片生长有 BiVO4光阳极倾斜放置，反应温度120～200℃，加热2～5h，优选180℃加热3h，自然冷却至室 温，取出用去离子水洗净，高温退火300～500℃，退火时间1.5～3h，优选400℃高温退火2h， 自然冷却至室温，即得。 本发明所使用的FTO，需预处理，即依次用无水乙醇、丙酮、水进行超声处理，烘干 后备用。 本发明所合成的复合电极的物相、结构以及性能表征由X-射线衍射仪测定。 本发明的另一个目的在于，将异质结材料作为工作电极应用于光电化学水解反 应。 BiVO4-Ni/Co3O4异质结光电极在氙灯光源照射下光电流测试步骤如下： 在CHI  852C型电化学工作站下进行，电解槽里加入0.5mol/L的硫酸钠(Na2SO4)作 为电解液，氯化银电极作为参比电极，铂电极作为对电极，BiVO4-Ni/Co3O4异质结材料作为 工作电极，进行I–V特性曲线的扫描。 使用配备有单色器的太阳光模拟器，在入射光范围为300-540nm以及1.23VRHE偏压 下，测定异质结光阳极的光电转换效率(IPCE)。 有益效果 本发明利用简单的电沉积法和水热合成法制备出了BiVO4-Ni/Co3O4异质结光电 极，该材料具有良好的化学稳定性和光电化学性能好的优点，显著降低界面反应势垒，有效 抑制固液界面电荷复合，加快水氧化反应动力学，提高光电流密度从而更好的利用太阳能。 本发明操作简单，重复性好，且所用材料成本低，储量大，无毒性，符合环境友好要求。 附图说明 图1.BiVO4、BiVO4/Co3O4和BiVO4-Ni/Co3O4样品的X-射线粉末衍射图谱。 图2.在光照和黑暗下BiVO4、BiVO4/Co3O4和BiVO4-Ni/Co3O4的I–V特性曲线图，实线 和虚线分别对应光电流和暗电流。 图3.异质结光阳极的光电转换效率(IPCE)。