申请/专利权人：天津城建大学

申请日：2018-10-09

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN109234761B

主分类号：C25B11/093(20210101)

分类号：C25B11/093(20210101);C25B1/04(20210101);C25B1/55(20210101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.19#授权;2019.02.19#实质审查的生效;2019.01.18#公开

摘要：本发明公开一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：1将硝酸钴加入到无水乙醇中，室温下磁力搅拌，加入硫代乙酰胺，调节pH，继续搅拌，静置3d后得到Co3O4前驱体溶胶；2将干净的FTO导电玻璃在步骤1中制得的Co3O4前驱体溶胶中浸渍提拉后干燥；重复镀膜后，将完成二次镀膜的FTO导电玻璃置于干燥；将烘干的样品退火处理得到Co3O4薄膜；3配置H2PtCl6沉积液，得到Pt沉积液；4进行电化学沉积；5将步骤4中得到的Co3O4Pt用无水乙醇、蒸馏水反复冲洗，烘干，得到最终的Co3O4Pt复合薄膜。本发明中光电流密度有明显的提高，制备方法简单可行，原料成本低。

主权项：1.一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1将硝酸钴加入到无水乙醇中，室温下磁力搅拌，加入硫代乙酰胺，调节pH，继续搅拌，静置3d后得到Co3O4前驱体溶胶；2将干净的FTO导电玻璃在步骤1中制得的Co3O4前驱体溶胶中浸渍提拉后干燥；重复镀膜后，将完成二次镀膜的FTO导电玻璃置于干燥；将烘干的样品退火处理得到Co3O4薄膜；3配置H2PtCl6沉积液，得到Pt沉积液；4以步骤2所制得的Co3O4薄膜为工作电极，铂片为对电极，AgAgCl为参比电极，电解液为步骤3中所制得的10mmol·L-1Pt沉积液，进行电化学沉积，得到Co3O4Pt；5将步骤4中得到的Co3O4Pt用无水乙醇、蒸馏水反复冲洗，烘干，得到最终的Co3O4Pt复合薄膜。

全文数据：一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法技术领域本发明属于光电催化材料技术领域，特别涉及一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法。背景技术环境污染和能源问题是关系到人类可持续发展的重大问题。氢能作为一种清洁环保的二次能源备受人们青睐，传统的制氢技术主要采取天然气热裂解的方法。这种方法消耗了有限的化石能源，也带来了严重的环境污染。而基于半导体光电极的光电化学水裂解被认为是一种有前景的人工光合作用方法，具有清洁，低成本和环保的优点。光电化学水裂解制氢的关键是寻找具有1符合产氢的条件；2广泛的光响应和吸收范围，能充分利用太阳能3良好的稳定性。氧化钴Co3O4是一种典型且环保的p型金属氧化物，由于其优异的物理化学性质，已广泛用于锂电池，超级电容器催化剂和光电化学装置。且其具有合适的禁带宽度2.07eV可以捕获广泛的可见光，已经在PEC程序中用作光电阴极以产生氢。实际上，由于电子迁移率低和缓慢的光诱导电子-空穴对的分离，Co3O4的实际性能远远没有达到预期。因此，迫切需要有效的策略来克服这些瓶颈。选择性沉积助催化剂特别是贵金属如Pt，Pd，以显着催化析氢反应HER是加速电荷转移和减少界面重组的重要途径。它不仅可以捕获电子，还可以提供有效的质子还原位点。目前，Co3O4在光电催化水解领域的应用较少，针对其改性的不同功能层的研究更是相对较少，因此目前关于Co3O4Pt二元功能层体系的光电催化水解是一个值得研究且具有很大潜力的研究课题。发明内容本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，可达到光电流密度有明显的提高，制备方法简单可行，原料成本低的有益效果。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：1将硝酸钴加入到无水乙醇中，室温下磁力搅拌，加入硫代乙酰胺，调节pH，继续搅拌，静置3d后得到Co3O4前驱体溶胶；2将干净的FTO导电玻璃在步骤1中制得的Co3O4前驱体溶胶中浸渍提拉后干燥；重复镀膜后，将完成二次镀膜的FTO导电玻璃置于干燥；将烘干的样品退火处理得到Co3O4薄膜；3配置H2PtCl6沉积液，得到Pt沉积液；4以步骤2所制得的Co3O4薄膜为工作电极，铂片为对电极，AgAgCl为参比电极，电解液为步骤3中所制得的10mmol·L-1Pt沉积液，进行电化学沉积，得到Co3O4Pt：5将步骤4中得到的Co3O4Pt用无水乙醇、蒸馏水反复冲洗，烘干，得到最终的Co3O4Pt复合薄膜。作为优选，步骤1中硝酸钴用量为1.46～4.37g，无水乙醇用量为50mL，磁力搅拌条件为10～15min，硫代乙酰胺用量为0.38～1.13g，调节pH为1，继续搅拌条件为1～2h，静置条件为3d，得到的Co3O4前驱体溶胶浓度为0.1～0.3mol·L-1。作为优选，步骤2中FTO导电玻璃以1～5mms的速度浸渍15s后提拉；干燥条件为置于80℃烘箱，其中完成二次镀膜的FTO导电玻璃干燥1～4h；退火处理条件为置于500℃的马弗炉中2h。作为优选，步骤3中，将1gH2PtCl6溶于200ml的蒸馏水中，室温下搅拌1h得到均匀透明的黄色的H2PtCl6沉积液，得到10mmol·L-1Pt沉积液。作为优选，步骤4中，电化学沉积的沉积电流为1mAcm2，沉积时间为10～50s。作为优选，步骤5中，烘干条件为置于60℃烘箱中。与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：1本发明所获得的Co3O4Pt复合薄膜，经光电流测试后，其性能相较于单纯的Co3O4有明显的提高，在模拟太阳光下的光电流密度达到了-0.66mAcm2。2本发明提供的制备方法简单可行，原料成本低，且制得的Co3O4Pt复合薄膜无污染，光电催化分解水的性能良好。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。实施例一：本发明的实施例公开了一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其将1.49g硝酸钴加入到50mL无水乙醇中，室温下磁力搅拌10min，然后加入0.39g硫代乙酰胺，调节pH＝1，继续搅拌1h后得到透明溶液，静置3d后得到Co3O4前驱体溶胶；得到0.1mol.L-1的Co3O4前驱体；将清洗干净的FTO导电玻璃以1mms的速度在上述制得的Co3O4前驱体溶胶中浸渍15s后提拉，放入80℃烘箱中干燥；然后进行重复镀膜，将完成二次镀膜的FTO导电玻璃置于80℃烘箱中干燥1.5h；将烘干的样品置于马弗炉中在500℃条件下退火处理2h，得到Co3O4薄膜；将1gH2PtCl6溶于200ml的蒸馏水中，室温下搅拌1h得到均匀透明的黄色的H2PtCl6沉积液；得到10mmol·L-1Pt沉积液；以上述制得的Co3O4薄膜为工作电极，铂片为对电极，AgAgCl为参比电极，电解液为上述制得的10mmol·L-1Pt沉积液，沉积电流为1mAcm2，沉积时间为18s；随后将其用无水乙醇、蒸馏水反复冲洗数次后，放置60℃烘箱中烘干，最终得到Co3O4Pt复合薄膜。实施例二：本发明的实施例公开了一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其将2.18g硝酸钴加入到50mL无水乙醇中，室温下磁力搅拌12min，然后加入0.56g硫代乙酰胺，调节pH＝1，继续搅拌1.3h后得到透明溶液，静置3d后得到Co3O4前驱体溶胶；得到0.15mol.L-1的Co3O4前驱体；将清洗干净的FTO导电玻璃以2mms的速度在上述制得的Co3O4前驱体溶胶中浸渍15s后提拉，放入80℃烘箱中干燥；然后进行重复镀膜，将完成二次镀膜的FTO导电玻璃置于80℃烘箱中干燥2h；将烘干的样品置于马弗炉中在500℃条件下退火处理2h，得到Co3O4薄膜；将1gH2PtCl6溶于200ml的蒸馏水中，室温下搅拌1h得到均匀透明的黄色的H2PtCl6沉积液；得到10mmol.L-1Pt沉积液；以上述制得的Co3O4薄膜为工作电极，铂片为对电极，AgAgCl为参比电极，电解液为上述制得的10mmol·L-1Pt沉积液，沉积电流为1mAcm2，沉积时间为35s；随后将其用无水乙醇、蒸馏水反复冲洗数次后，放置60℃烘箱中烘干，最终得到Co3O4Pt复合薄膜。实施例三：本发明的实施例公开了一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其将4.17g硝酸钴加入到50mL无水乙醇中，室温下磁力搅拌14min，然后加入1.07g硫代乙酰胺，调节pH＝1，继续搅拌2h后得到透明溶液，静置3d后得到Co3O4前驱体溶胶；得到0.3mol·L-1的Co3O4前驱体；将清洗干净的FTO导电玻璃以5mms的速度在上述制得的Co3O4前驱体溶胶中浸渍15s后提拉，放入80℃烘箱中干燥；然后进行重复镀膜，将完成二次镀膜的FTO导电玻璃置于80℃烘箱中干燥3.5h；将烘干的样品置于马弗炉中在500℃条件下退火处理2h，得到Co3O4薄膜；将1gH2PtCl6溶于200ml的蒸馏水中，室温下搅拌1h得到均匀透明的黄色的H2PtCl6沉积液；得到10mmol·L-1Pt沉积液；以上述制得的Co3O4薄膜为工作电极，铂片为对电极，AgAgCl为参比电极，电解液为上述制得的10mmol·L-1Pt沉积液，沉积电流为1mAcm2，沉积时间为48s；随后将其用无水乙醇、蒸馏水反复冲洗数次后，放置60℃烘箱中烘干，最终得到Co3O4Pt复合薄膜。以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。应当注意，为了清楚的进行表述，本发明的说明中省略了部分与本发明的保护范围无直接明显的关联但本领域技术人员已知的部件和处理的表述。

权利要求：1.一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1将硝酸钴加入到无水乙醇中，室温下磁力搅拌，加入硫代乙酰胺，调节pH，继续搅拌，静置3d后得到Co3O4前驱体溶胶；2将干净的FTO导电玻璃在步骤1中制得的Co3O4前驱体溶胶中浸渍提拉后干燥；重复镀膜后，将完成二次镀膜的FTO导电玻璃置于干燥；将烘干的样品退火处理得到Co3O4薄膜；3配置H2PtCl6沉积液，得到Pt沉积液；4以步骤2所制得的Co3O4薄膜为工作电极，铂片为对电极，AgAgCl为参比电极，电解液为步骤3中所制得的10mmol.L-1Pt沉积液，进行电化学沉积，得到Co3O4Pt；5将步骤4中得到的Co3O4Pt用无水乙醇、蒸馏水反复冲洗，烘干，得到最终的Co3O4Pt复合薄膜。2.根据权利要求1所述的一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中硝酸钴用量为1.46～4.37g，无水乙醇用量为50mL，磁力搅拌条件为10～15min，硫代乙酰胺用量为0.38～1.13g，调节pH为1，继续搅拌条件为1～2h，静置条件为3d，得到的Co3O4前驱体溶胶浓度为0.1～0.3mol·L-1。3.根据权利要求1所述的一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中FTO导电玻璃以1～5mms的速度浸渍15s后提拉；干燥条件为置于80℃烘箱，其中完成二次镀膜的FTO导电玻璃干燥1～4h；退火处理条件为置于500℃的马弗炉中2h。4.根据权利要求1所述的一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3中，将1gH2PtCl6溶于200ml的蒸馏水中，室温下搅拌1h得到均匀透明的黄色的H2PtCl6沉积液，得到10mmol·L-1Pt沉积液。5.根据权利要求1所述的一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤4中，电化学沉积的沉积电流为1mAcm2，沉积时间为10～50s。6.根据权利要求1所述的一种用于光电催化产氢的Co3O4Pt复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤5中，烘干条件为置于60℃烘箱中。

百度查询： 天津城建大学 一种用于光电催化产氢的Co₃O₄/Pt复合薄膜的制备方法

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