薄膜和納米線結(jié)構(gòu)來制備FeOOH催化劑的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及無機材料和納米材料制備技術(shù)領域，特別是涉及一種利用Zn0/Ti02薄膜和納米線結(jié)構(gòu)來制備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[J.A.Seaboldet al, J.Am.Chem.Soc.2012，134，2186]中報導有利用釩酸鉍作為光催化劑通過光電化學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，在制備過程中需要同時使用光源和電化學裝置，其缺點是光電沉積的工藝復雜，沉積時間較長(5.5h)，耗能高，而且在薄膜表面獲得的是無特定形貌結(jié)構(gòu)的FeOOH，不能完全覆蓋膜的表面，從而無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[ff.D.Chemelewski et al, J.Am.Chem.Soc.2014，136，2843]中報導有把導電基底Si或FT0放在由氯化鈉、甲基咪唑和氯化亞鐵組成的溶液中，通過電化學方法在薄膜上沉積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物質(zhì)，而且反應需要嚴格控制溶液pH值，增加了制備的成本和復雜性，同時薄膜表面獲得的是無特定形貌的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[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稍短(lh)的沉積時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，而且仍需要較長的沉積時間(lh)，耗能，此外需要后續(xù)的高溫煅燒處理過程，增加程序的復雜性。
[0009]綜上所述，現(xiàn)有的FeOOH電催化劑的制備工藝較為復雜，且制備得到的形貌也不均勻，在使用過程中容易反生蝕刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種利用Zn0/Ti02薄膜和納米線結(jié)構(gòu)來制備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雜且制備得到的形貌也不均勻，從而導致使用過程中容易反生蝕刻等問題。
[0011]為實現(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]—種利用納米線結(jié)構(gòu)來制備FeOOH催化劑的方法，包括:提供一包括有納米線的基底和反應液；將所述基底上包括有納米線的一面朝上放置地浸泡在所述反應液中，利用化學浴沉積法在所述納米線上制備出FeOOH納米片；其中，所述反應液中為包括Fe2+的溶液；或者所述反應液中為包括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，利用化學浴沉積法在所述納米線上制備出FeOOH納米片時所需的溫度為常溫或室溫。
[0015]優(yōu)選地，所述反應液中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薄膜的基底和反應液；將所述基底浸泡在所述反應液中，利用化學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，所述反應液中為包括Fe2+的溶液；或者所述反應液中為包括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共催化劑時所需的溫度為常溫或室溫。
[0020]優(yōu)選地，所述反應液中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:
[0023]首先，本發(fā)明采用低溫的化學浴沉積方法，把生長了納米線陣列的FT0、S1、泡沫鎳等基底浸泡在僅有氯化亞鐵的水溶液中，開發(fā)了不需要外加的能源驅(qū)動力如光源和電源等，而在室溫下條件下在核殼結(jié)構(gòu)納米線的表面直接生長出超薄的FeOOH納米片，實現(xiàn)了在光吸收納米線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)明簡化了制備程序，實現(xiàn)了在納米線上定位生長具有大比表面積的FeOOH 二維納米片，進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)動能源，不需要其他化學添加劑，不需要后續(xù)熱處理，直接在納米線表面生長，形成緊密接觸且包覆很好的三維核殼納米線結(jié)構(gòu)，適合于規(guī)?；a(chǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1顯示為本發(fā)明提供的一種利用納米線結(jié)構(gòu)來制備FeOOH催化劑的方法的實現(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)來制備FeOOH催化劑的方法的實現(xiàn)流程圖。
[0028]附圖標號說明
[0029]S11-S12 方法步驟
[0030]S21-S22 方法步驟
【具體實施方式】
[0031]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0032]需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(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)也可能更為復雜。
[0033]實施例1
[0034]本實施例中，示出了本發(fā)明提供的一種利用納米線結(jié)構(gòu)來制備FeOOH催化劑的方法的實現(xiàn)流程圖，如圖所示，下面將對該制備方法中的步驟案進行詳細的說明。
[0035]S11，提供一包括有納米線的基底和反應液。
[0036]在具體實施中，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。
[0037]一般地，可以事先利用基底來制備納米線，從而得到具有納米線的基底。
[0038]在具體實施中，納米線可以是氧化鋅/氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)的納米線陣列。