一种单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单宁酸

【技术实现步骤摘要】
8min，得到NixP/CuO/NiO电极；
[0011](3)单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的制备：
[0012]将步骤(2)制备的NixP/CuO/NiO电极浸入CoCl2溶液10-20min后取出，洗涤；再浸入单宁酸溶液中，调节pH为9-10，反应0.5-1.5h；反应结束后洗涤、干燥，得到单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，NixP/CuO/NiO光电阴极的NixP中x的取值为1-2。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中Cu纳米颗粒的制备方法为：
[0015]将CuSO4溶解在乙二醇中形成2M的混合溶液，之后在混合溶液中加入过量的抗坏血酸，搅拌，在此过程中溶液的颜色由深蓝色变成砖红色；然后将获得的溶液在离心、洗涤、干燥，得到Cu纳米颗粒。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中Cu纳米颗粒溶于乙醇中形成的混合溶液的浓度为20-40mg/mL，进一步优选为30mg/mL。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述的旋涂是采用旋涂仪进行涂覆，转速为3000rpm，旋凃时间为15s。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述的煅烧是500-600℃煅烧3-6h，进一步优选为550℃煅烧4h。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述的NiO电极的制备方法为：
[0020]配置0.44mM六水合乙酸镍溶液和0.62mM的六次甲基四胺溶液作为前驱溶液；将配置好的前驱溶液和清洗好的FTO导电玻璃一起转移到试管中，FTO基底导电面朝下，与试管内壁呈60
°
角；将试管放入加热套，在100℃条件下反应15min后使其冷却至室温；随后，将所得到的NiO电极洗涤、干燥，在450℃下煅烧2h，得到所述的NiO电极。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中硝酸镍的浓度为0.3-0.5M，进一步优选为0.4M。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中次磷酸钠的浓度为0.26-0.30M，进一步优选为0.28M。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中光照是于氙灯下光照，功率为300W。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中氮气脱气的时间为20-60min。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中CoCl2溶液为CoCl2水溶液，浓度为0.1-0.3M，进一步优选为0.1M。
[0026]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中单宁酸溶液为单宁酸水溶液，浓度为0.8-1g/L，进一步优选为0.9g/L。
[0027]本专利技术的第二个目的是本专利技术所述的方法制备得到的单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极。
[0028]本专利技术的第三个目的是本专利技术所述的单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极在分解水中的应用。
[0029]在本专利技术的一种实施方式中，所述的应用具体为：
[0030]将单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极作为工作电极，将CoxO/BiVO4光电阳极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极形成串联电极系统进行电解水。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032](1)本专利技术所述的单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的光电转化性能良好，在相同电压下，有光照时所测得的电流密度明显高于无光照时所测得的电流密度，并且当电压为0V vs.RHE时，单宁酸-钴络合物修饰的Ni
x
P/CuO/NiO电极光电流密度大幅提升至-4mA
·
cm-2
。
[0033](2)本专利技术所述的单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的稳定性良好，在测试长达8000s时，该电极的光电流密度仅比初始值略有下降。
[0034](3)本专利技术所述的单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的产氢效率高，可以达到1.77μmol/h以上；稳定性良好，在测试长达8000s时，该电极的光电流密度仅比初始值略有下降。
附图说明
[0035]图1为实施例1的扫描电镜图，其中(a)NiO；(b)CuO/NiO；(c)NixP/CuO/NiO电极；(d)、(e)、(f)、(g)为NixP/CuO/NiO光电阴极的Cu、O、Ni、P的EDX元素分析图像。
[0036]图2为实施例1的单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的投射电子显微镜图；其中(a)是常规图；(b)是局部放大图。
[0037]图3为实施例1的单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的XPS图；其中(a)XPS全扫面光谱；(b)Cu 2p，(c)O 1s，(d)Ni 2p，(e)P 2p，(f)Co 2p的高分辨率XPS光谱。
[0038]图4为实施例2中CuO/NiO、NixP/CuO/NiO和单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的计时电流对比图。
[0039]图5为实施例2中单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极在黑暗和光照条件下的电流-电压曲线。
[0040]图6为实施例3中单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的电流-时间曲线。
[0041]图7为实施例4中串联电极系统在N2饱和的缓冲溶液(pH＝10)中，-0.6V vs.Ag/AgCl的外加电压，装有AM 1.5滤光片的300W氙光灯照射下的线性扫描伏安曲线。
[0042]图8为实施例4中串联电极系统在N2饱和的缓冲溶液(pH＝10)中，-0.6V vs.Ag/AgCl的外加电压，装有AM 1.5滤光片的300W氙光灯照射下的电流-时间曲线。
[0043]图9为实施例4中串联电极系统分解水产氢的机理图。
[0044]图10为实施例5中不同旋涂次数下CuO/NiO电极的计时电流图。
[0045]图11为实施例6中不同光照时间下NixP/CuO/NiO电极的计时电流图。
具体实施方式
[0046]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。
[0047]实施例1
[0048]一种制备单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的方法，包括如下步骤：
[0049](1)导电基底FTO玻璃的预处理：
[0050]首先，在加热沸腾的异丙醇中加入KOH，直至KOH完全溶解形成2M KOH异丙醇溶液中；然后将切成小块的FTO导电玻璃(2cm
×
1cm)转移到该溶液中，再次加热至沸腾后计时
20min；由于异丙醇的沸点较低，整个加热过程都配备冷凝管回流装置；将处理后的FTO导电玻璃取出后分别放入丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)CuO/NiO电极的制备：将Cu纳米颗粒溶于乙醇中形成混合溶液，取混合溶液旋凃于NiO电极上，旋涂1-7次；将旋凃后的电极经过煅烧，得到CuO/NiO电极；(2)NixP/CuO/NiO电极的制备：将硝酸镍、次磷酸钠和水混合均匀，得到混合溶液；将步骤(1)得到的CuO/NiO电极固定在反应容器内部，之后将混合溶液加入反应容器，氮气脱气；脱气完成之后，光照2-8min，得到NixP/CuO/NiO电极；(3)单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极的制备：将步骤(2)制备的NixP/CuO/NiO电极浸入CoCl2溶液10-20min后取出，洗涤；再浸入单宁酸溶液中，调节pH为9-10，反应0.5-1.5h；反应结束后洗涤、干燥，得到单宁酸-钴络合物修饰的NixP/CuO/NiO光电阴极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的煅烧是500-600℃煅烧3-6h。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玉明，张煜霞，王光丽，李激，顾丹，张萍波，冷炎，朱永法，蒋平平，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：