薄膜和納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)材料和納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用Zn0/Ti02薄膜和納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，制備FeOOH電催化劑的方案主要有以下幾種:
[0003]方案一，在文獻(xiàn)[J.A.Seaboldet al, J.Am.Chem.Soc.2012，134，2186]中報(bào)導(dǎo)有利用釩酸鉍作為光催化劑通過(guò)光電化學(xué)方法在薄膜上表面沉積上FeOOH電催化劑層的技術(shù)。
[0004]該方案的不足之處在于，在制備過(guò)程中需要同時(shí)使用光源和電化學(xué)裝置，其缺點(diǎn)是光電沉積的工藝復(fù)雜，沉積時(shí)間較長(zhǎng)(5.5h)，耗能高，而且在薄膜表面獲得的是無(wú)特定形貌結(jié)構(gòu)的FeOOH，不能完全覆蓋膜的表面，從而無(wú)法完全隔絕光催化試劑與電解質(zhì)的接觸，造成刻蝕電極。
[0005]方案二，在文獻(xiàn)[ff.D.Chemelewski et al, J.Am.Chem.Soc.2014，136，2843]中報(bào)導(dǎo)有把導(dǎo)電基底Si或FT0放在由氯化鈉、甲基咪唑和氯化亞鐵組成的溶液中，通過(guò)電化學(xué)方法在薄膜上沉積FeOOH電催化劑層。
[0006]該方案的不足之處在于，制備工藝中需要先用到氯化鈉、甲基咪唑和鹽酸等附加化學(xué)物質(zhì)，而且反應(yīng)需要嚴(yán)格控制溶液pH值，增加了制備的成本和復(fù)雜性，同時(shí)薄膜表面獲得的是無(wú)特定形貌的FeOOH，不能完全覆蓋膜的表面，容易發(fā)生刻蝕，造成光電極穩(wěn)定性不尚。
[0007]方案三，在文獻(xiàn)[Q.Yu et al, Adv.Funct.Mater.2015，25，2686]同樣利用光電沉積，但是使用了不同的鐵鹽前體，在赤鐵礦薄膜表面通過(guò)稍短(lh)的沉積時(shí)間即可獲得具有不規(guī)則姓毛的片狀的FeOOH電催化劑。
[0008]該方案的不足之處在于，雖然在制備工藝中通過(guò)光電沉積在赤鐵礦薄膜表面沉積上片狀結(jié)構(gòu)的FeOOH，但是其片狀的形貌很不均勻，而且仍需要較長(zhǎng)的沉積時(shí)間(lh)，耗能，此外需要后續(xù)的高溫煅燒處理過(guò)程，增加程序的復(fù)雜性。
[0009]綜上所述，現(xiàn)有的FeOOH電催化劑的制備工藝較為復(fù)雜，且制備得到的形貌也不均勻，在使用過(guò)程中容易反生蝕刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種利用Zn0/Ti02薄膜和納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中FeOOH電催化劑的制備工藝較為復(fù)雜且制備得到的形貌也不均勻，從而導(dǎo)致使用過(guò)程中容易反生蝕刻等問(wèn)題。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0012]—種利用納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法，包括:提供一包括有納米線(xiàn)的基底和反應(yīng)液；將所述基底上包括有納米線(xiàn)的一面朝上放置地浸泡在所述反應(yīng)液中，利用化學(xué)浴沉積法在所述納米線(xiàn)上制備出FeOOH納米片；其中，所述反應(yīng)液中為包括Fe2+的溶液；或者所述反應(yīng)液中為包括Fe2+化合物的溶液。
[0013]優(yōu)選地，所述基底為FT0基底、Si基底及泡沫鎳基底中的至少一種。
[0014]優(yōu)選地，利用化學(xué)浴沉積法在所述納米線(xiàn)上制備出FeOOH納米片時(shí)所需的溫度為常溫或室溫。
[0015]優(yōu)選地，所述反應(yīng)液中Fe2+的/Fe2+化合物的溶液濃度為2-lOmmol/L。
[0016]優(yōu)選地，所述反應(yīng)液為氯化亞鐵溶液。
[0017]另外，本發(fā)明還提供了一種利用Zn0/Ti02薄膜結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法，包括:提供一具有ZnO薄膜/Ti02薄膜的基底和反應(yīng)液；將所述基底浸泡在所述反應(yīng)液中，利用化學(xué)浴沉積法在所述基底的ZnO薄膜/Ti02薄膜上制備出納米片狀結(jié)構(gòu)的FeOOH共催化劑；其中，所述反應(yīng)液中為包括Fe2+的溶液；或者所述反應(yīng)液中為包括Fe2+化合物的溶液。
[0018]優(yōu)選地，所述基底為FT0基底、Si基底及泡沫鎳基底中的至少一種。
[0019]優(yōu)選地，利用化學(xué)浴沉積法在所述基底的ZnO薄膜/Ti02薄膜上制備出納米片狀結(jié)構(gòu)的FeOOH共催化劑時(shí)所需的溫度為常溫或室溫。
[0020]優(yōu)選地，所述反應(yīng)液中Fe2+的/Fe2+化合物的溶液濃度為2-lOmmol/L。
[0021]優(yōu)選地，所述反應(yīng)液為氯化亞鐵溶液。
[0022]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]首先，本發(fā)明采用低溫的化學(xué)浴沉積方法，把生長(zhǎng)了納米線(xiàn)陣列的FT0、S1、泡沫鎳等基底浸泡在僅有氯化亞鐵的水溶液中，開(kāi)發(fā)了不需要外加的能源驅(qū)動(dòng)力如光源和電源等，而在室溫下條件下在核殼結(jié)構(gòu)納米線(xiàn)的表面直接生長(zhǎng)出超薄的FeOOH納米片，實(shí)現(xiàn)了在光吸收納米線(xiàn)材料的表面沉積上二維的電催化試劑，形成緊密接觸的三維核殼結(jié)構(gòu)。
[0024]因此，本發(fā)明簡(jiǎn)化了制備程序，實(shí)現(xiàn)了在納米線(xiàn)上定位生長(zhǎng)具有大比表面積的FeOOH 二維納米片，進(jìn)而獲得具有三維形貌、高的光催化分解水性能的光電極。
[0025]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不需要光源、電源和熱源等外部驅(qū)動(dòng)能源，不需要其他化學(xué)添加劑，不需要后續(xù)熱處理，直接在納米線(xiàn)表面生長(zhǎng)，形成緊密接觸且包覆很好的三維核殼納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)，適合于規(guī)模化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1顯示為本發(fā)明提供的一種利用納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0027]圖2顯示為本發(fā)明提供的一種利用Zn0/Ti02薄膜結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0028]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0029]S11-S12 方法步驟
[0030]S21-S22 方法步驟
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀(guān)點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0032]需要說(shuō)明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例中，示出了本發(fā)明提供的一種利用納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)制備FeOOH催化劑的方法的實(shí)現(xiàn)流程圖，如圖所示，下面將對(duì)該制備方法中的步驟案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035]S11，提供一包括有納米線(xiàn)的基底和反應(yīng)液。
[0036]在具體實(shí)施中，所述基底可以采用FT0基底、Si基底及泡沫鎳基底等，只要保證在基底上具有納米線(xiàn)。
[0037]一般地，可以事先利用基底來(lái)制備納米線(xiàn)，從而得到具有納米線(xiàn)的基底。
[0038]在具體實(shí)施中，納米線(xiàn)可以是氧化鋅/氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)的納米線(xiàn)陣列。