本發(fā)明屬于功能材料，涉及光電催化材料，具體涉及一種bivo4/cc光電催化材料及其制備方法和應用。
背景技術(shù)：
1、在社會持續(xù)進步、人口穩(wěn)步增長的時代背景下，化石能源的消耗呈現(xiàn)出不斷攀升的態(tài)勢。但傳統(tǒng)化石燃料從開采到燃燒后的產(chǎn)物，給環(huán)境帶來了一系列嚴峻問題，像空氣污染、酸雨危害以及溫室氣體排放等，嚴重威脅著生態(tài)平衡和人類的可持續(xù)發(fā)展。在此形勢下，尋求可持續(xù)、零碳排放的綠色可再生燃料，來替代當前廣泛使用的傳統(tǒng)化石能源，已然成為當務之急。在眾多替代能源中，氫氣憑借其燃燒熱值高、燃燒產(chǎn)物僅為水，清潔無污染等顯著優(yōu)勢，吸引了全球的目光，成為最具潛力的能源之一。目前，氫氣的制取方法豐富多樣，其中利用光電催化反應水分解反應，是一種既便捷又高效的制氫方式。光電催化反應能夠以清潔、可持續(xù)的方式，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，為水分解提供所需的能量。自fujishima和honda開創(chuàng)性地發(fā)現(xiàn)tio光電極可催化水分解反應以來，科研人員便一直全身心投入到研發(fā)高效的金屬氧化物材料中，期望能找到更理想的光電極，用于光電催化反應電池驅(qū)動水分解反應，以進一步提升制氫制氧效率。
2、釩酸鉍(bivo4)由于其相對較高的理論光電流密度、穩(wěn)定的化學性質(zhì)以及合適的帶隙，吸引了眾多科研人員的目光。bivo4表面存在著不同的活性位點，這些位點對于其光催化等性能至關(guān)重要。表面的鉍原子和釩原子會與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生相互作用，影響光生載流子在表面的遷移和反應過程。其表面電荷分布不均勻，在光激發(fā)下會產(chǎn)生電荷分離，形成局部的電場，有助于促進光催化反應中的氧化還原過程。在光照射下，bivo4吸收光子后，價帶中的電子被激發(fā)到導帶，形成光生電子-空穴對。雖然bivo4對可見光有吸收，但光吸收效率仍有待進一步提高，以充分利用太陽能。光生載流子的復合問題尚未完全解決，這限制了其光催化和光電轉(zhuǎn)換等性能的進一步提升。但在實際應用中，其穩(wěn)定性和長期運行性能還需要進一步優(yōu)化，例如在光電催化反應中可能會出現(xiàn)光腐蝕等問題，影響其使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種bivo4/cc光電催化材料及其制備方法和應用，該材料具有優(yōu)異的光電催化析氧性能，且制備工藝簡單、流程易控、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可控。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
3、一種bivo4/cc光電催化材料的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一、按照1:(0.5～2)的摩爾比取三氧化二鉍和五氧化二釩，研磨后轉(zhuǎn)移至白色磁舟內(nèi)，放入管式爐中，在惰性氣體保護下，以5～20℃/min的升溫速度自室溫升至300～800℃，保溫2～6h，待產(chǎn)物冷卻后，取出研磨得到bivo4粉體；
5、步驟二、稱取0.1～0.6g的bivo4粉體置于燒杯中，之后加入30～80ml乙二醇溶液和0.005～0.05g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌至分散均勻，即得到bivo4前驅(qū)體溶液；
6、步驟三、取cc基底進行預氧化和清洗處理；
7、步驟四、將步驟二制備的bivo4前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至坩堝內(nèi)，將馬弗爐的工作溫度設(shè)置為80～160℃，待馬弗爐內(nèi)溫度升至設(shè)定溫度，將坩堝置于馬弗爐中保溫5～60min后，用坩堝鉗夾出，放入步驟三處理后的cc基底浸漬1～30min后取出，真空干燥，得到bivo4/cc光電催化材料。
8、本發(fā)明還具有以下技術(shù)特征：
9、優(yōu)選的，步驟一中所述的研磨為置于研缽中研磨10～30min。
10、優(yōu)選的，步驟三中所述的cc基底的密度為1.1～1.3g/cm3。
11、優(yōu)選的，步驟三中所述的cc基底裁剪至長為2～7cm，寬為1～3cm。
12、步驟三中所述的cc基底的預氧化處理步驟包括：置于磁舟內(nèi)，放入馬弗爐中，升溫至300～700℃，保溫10～30min。
13、步驟三中所述的cc基底的清洗處理步驟包括：完全浸入丙酮12～48h、再浸入濃度20％雙氧水溶液中2～12h，之后分別用去離子水、無水乙醇超聲處理15～30min。
14、優(yōu)選的，步驟四中所述的真空干燥為將浸漬后cc基底的放入真空干燥箱中40～80℃干燥2～12h。
15、本發(fā)明還保護一種如上所述的方法制備的bivo4/cc光電催化材料及其在光電催化分解水制氫反應中作為光陽極的應用。
16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
17、本發(fā)明將bivo4通過熱浸漬法生長在cc基底上，形成包覆式復合結(jié)構(gòu)，使界面結(jié)合牢固，cc基底具有良好的耐腐蝕性和良好的導電性，能夠有效地傳輸電流，減少電阻損耗，cc材料和bivo4間相互協(xié)同，從而在較低的偏壓下實現(xiàn)光生載流子的分離，能夠有效地提高整體的催化性能和光電催化效率；bivo4/cc光電催化光陽極在中性電解液中表現(xiàn)出優(yōu)異的光電催化產(chǎn)氧性能；
18、本發(fā)明采用一步煅燒法制備bivo4材料，工藝簡單，操作難度低，流程易控；
19、本發(fā)明通過熱浸漬法，將bivo4生長在cc基底上，該方法溶解能力增強，溫度升高使bivo4的溶解度增大，有效提高bivo4的濃度，同時該方法成本較低，工藝操作過程相對簡單，控制好溫度、時間、溶劑用量等參數(shù)，就可以實現(xiàn)穩(wěn)定的生長過程，易于工業(yè)生產(chǎn)中的操作和管理。
1.一種bivo4/cc光電催化材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的bivo4/cc光電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述的研磨為置于研缽中研磨10～30min。
3.如權(quán)利要求1所述的bivo4/cc光電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述的cc基底的密度為1.1～1.3g/cm3。
4.如權(quán)利要求1所述的bivo4/cc光電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述的cc基底裁剪至長為2～7cm，寬為1～3cm。
5.如權(quán)利要求1所述的bivo4/cc光電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述的cc基底的預氧化處理步驟包括：置于磁舟內(nèi)，放入馬弗爐中，升溫至300～700℃，保溫10～30min。
6.如權(quán)利要求1所述的bivo4/cc光電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述的cc基底的清洗處理步驟包括：完全浸入丙酮12～48h、再浸入濃度20％雙氧水溶液中2～12h，之后分別用去離子水、無水乙醇超聲處理15～30min。
7.如權(quán)利要求1所述的bivo4/cc光電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟四中所述的真空干燥為將浸漬后cc基底的放入真空干燥箱中40～80℃干燥2～12h。
8.一種如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法制備的bivo4/cc光電催化材料。
9.一種如權(quán)利要求8所述的bivo4/cc光電催化材料在光電催化分解水制氫反應中作為光陽極的應用。