BiVO₄碳管纳米复合材料通过共沉淀法制备。首先,需要大量的Bi(没有₃)₃h·5₂O和NH₄签证官₃分别溶解在2.0 mol / L的硝酸溶液。使用碳管(成都有机化学有限公司)提供的分散到挂钩在超声1 h。然后,碳管的混合物和挂钩Bi(没有被添加到解决方案₃)₃和NH₄签证官₃。同时,5 g的尿素添加到上面的混合物。解决了在353 - 363 K 12 h。最后,混合物过滤,洗涤,干燥,BiVO₄还没有收到@MWCNTs纳米复合材料。相比之下,纯BiVO₄也准备据文献报告的过程( 23]。电极被准备使用above-synthesized粉末浸涂在ITO导电玻璃。

光电化学性质是由CHI760C电化学工作站(上海Chenhua仪器有限公司)在三电极电池设置平面圆形石英窗口(直径= 2厘米)相反的工作电极,铂丝和Ag / AgCl被用作计数器和参考电极,分别。光源是300 - w Xe弧灯(PLS-SXE300,北京Changtuo有限公司),从后电极和电极被照亮的伊藤一边420纳米石英窗口前面的带通滤波器去除小于420纳米波长的光。电解液是0.5 mol / L Na₂所以₄没有pH值控制的解决方案。

图 1显示了薄膜光电极的光电化学行为纯BiVO臆造出来的₄,BiVO的混合物₄和热合,BiVO₄@MWCNTs纳米复合材料,通过测量瞬态photocurrent-time曲线。我们可以看到从当前时间( 它纯BiVO)曲线₄薄膜电极表现出密集的光电流密度约为30 μ一个/厘米²在可见光下( λ ≥ 420年 海里)辐照。光电极的光电流准备从BiVO的混合物₄问是在一定程度上增加相比,在纯BiVO₄光电极,42 μ一个/厘米²。而有趣的是,在BiVO光电流强度₄@MWCNTs纳米复合材料电极远高于在上面的两个电极,达到超过140 μ一个/厘米²。应该注意的是,光敏BiVO的数量₄在BiVO₄@MWCNTs纳米复合材料和BiVO的混合物₄纯BiVO的碳管比这低得多₄。所以,毫无疑问的是,在BiVO光电流₄@MWCNTs纳米复合材料光电极与纯BiVO相比大大增强₄以及BiVO₄碳管电极。所有的半导体是由共同沉淀方法,而唯一的区别就是是否BiVO形成纳米复合材料₄热合,增强光电流BiVO光电极₄@MWCNTs建议BiVO纳米复合材料结构的形成₄@MWCNTs是改善photo-to-current转换效率的主要因素。

BiVO的晶体结构₄和格式化的形态与碳纳米管复合材料的特征x射线衍射模式和电子显微镜。图 2显示了XRD的纯BiVO模式₄,BiVO₄分别@MWCNTs纳米复合材料,热合。纯BiVO的衍射峰₄由一个共同沉淀过程是在良好的协议与标准JCPDS卡片。14 - 0688。这个结构是典型的单斜白钨矿BiVO₄(图 2(a))。没有杂质峰出现,说明BiVO样例是一个纯粹的阶段₄与单斜白钨矿结构。BiVO的x射线衍射模式₄@MWCNTs复合材料表现出类似于纯BiVO衍射峰₄粉,除了两个小峰在26.06°和44.46°(点图 2),这是归因于热合(图的特征峰 2(c))。这些结果表明,BiVO₄粒子在BiVO₄@MWCNTs复合材料样品也单斜白钨矿的阶段。

三个主要的晶体形式的BiVO₄(正方锆石类型和单斜和正方白钨矿结构),单斜白钨矿BiVO₄比正方白钨矿更活跃啊₂进化从水AgNO₃可见光照射下的解决方案( 21]。单斜的photo-to-current性质白钨矿BiVO₄还发现比其他两个结构密集得多。这是因为组织的紧张局势的单斜白钨矿BiVO₄比这更密集的正方白钨矿,由于6 s的存在吗²的孤对Bi^{3 +}导致了孤对失真的前一个远远高于后一个( 21, 23]。这些独特的结构上的差异可以通过XRD模式,方便区分的单斜白钨矿BiVO₄高失真通常显示了分裂的峰值为18.5°,35°,46 2° θ。x射线衍射模式的扩大部分纯BiVO 19°附近₄和BiVO₄@MWCNTs复合材料是杰出的部分图所示 2(b)。它可以观察到两个样本显示在这个区域以及分辨率的两座山峰。这个观察表明,两个纯BiVO₄和BiVO₄@MWCNTs复合材料高的单斜白钨矿类型的失真。

图 3显示了BiVO的典型形态₄@MWCNTs,通过扫描电镜检查。这是大多数BiVO₄粒子是附着在纳米碳管。另一方面,有一些散货BiVO₄粒子BiVO中观察₄@MWCNTs纳米粒子,粒子的碳管生长更容易比在碳管(图的插图所示 3),大部分粒子直径达到1 μm。与此同时,一些热合高度紧密BiVO大部分的表面₄。

图 4显示了典型的纯碳管和BiVO TEM照片₄@MWCNTs。这是看到BiVO₄纳米碳管的墙上(图相连 4 (b)),对比纯MWCNT的相对光滑的表面(图 4(一))。BiVO的大小₄纳米颗粒小于10纳米,在5 - 10纳米的范围。此外,BiVO₄纳米碳管的显著小于散装BiVO的粒子₄,这应该归功于热合的限制效果附加纳米粒子的生长。调查这些微小粒子的成分,EDX光谱分析应用于探测涂层纳米粒子的组成(图 4 (c))。发现V, Bi, O, C,和铜元素出现在纳米管的表面,暴露在热合V和Bi的存在。铜信号来自铜网格和C信号来自于碳管。此外,MWCNT和BiVO之间的接口₄很明显看到,这表明BiVO吗₄纳米粒子连接热合的外层。除了附加碳管表面,BiVO₄纳米粒子也被观察到的内部空腔纳米管(如图 4 (d))。这表明纳米圆柱腔的纳米管是直径约10 nm和40 nm的长度。然而,碳管的直径约7 - 8海里。扩张BiVO晶体生长的力量₄导致了纳米管的变形,而碳墙的抑制导致晶体的生长向管轴,这是自由的障碍。

我们观察到,photo-to-current BiVO效率₄@MWCNTs纳米复合材料得到了增强。增强应该BiVO的结构有关₄@MWCNTs纳米复合材料。半导体薄膜电极,光电流应该由photogenerate电子和空穴的复合概率。e率就越高^{- - - - - -}- h⁺重组将导致较低的光电流,从而降低photoefficiency。因为有高的电子亲和能,良好的导电性,从光敏BiVO退出电子₄被困容易被热合和转移迅速问ITO导电玻璃基板。因此,一个密集的观察电流。此外,观察BiVO TEM显微图的₄BiVO @MWCNTs建议₄纳米颗粒与碳管的表面紧密连接,这之间的紧密附件可以形成异质结光活化的材料问,导致更少的边界之间存在两个阶段;因此,减少电子损失发生在边界。异质结形成的设备可以实现电荷分离和收集由于BiVO的紧密连接₄热合。由于引入BiVO的内部连接₄/纳米管纳米复合材料中的矩阵,高电场在这些路口分手电子和空穴。因此,除了热合充当电子收集途径,电子和空穴可以旅行到各自的接触,避免了重组,因此,photo-to-current效率提高。然而,尽管在BiVO的混合物₄热合,热合也参与了电子转移,BiVO之间的异质结₄和热合不形成电场不存在,所以主要photogenerated电子BiVO之间的边界₄和热合。因此,光电流并不像期望的大大增强。