张沈峰 石 刚

（江南大学 化学与材料工程学院,江苏 无锡214122）

自从藤岛和本田首次证明在光照射下,可以利用TiO2电极将水分解为H2和O2,半导体材料上的光电化学（PEC）水分解过程受到了越来越多的关注。其中发生在光电阳极的析氧反应（OER）更复杂,因为氧化H2O 分子生成O2是4 电子的反应。在所有的光阳极材料中,已经对TiO2[1],WO3[2],Fe2O3[3]和BiVO4[4]等金属氧化物进行了研究,因为它们具有合适的带隙、无毒性,高化学稳定性和良好的电荷传输性能。但是金属氧化物的带隙往往很大（≥1．9eV）,这意味着它们只能吸收太阳光谱中的紫外部分以及部分可见光,因此带隙较小的Si 成为了学者们的研究对象。

硅（Si）具有很窄的带隙（1．12 eV）,可以吸收大部分太阳光[5,6]。但是,由于在太阳光照或在阳极偏压下会使Si 在水溶液中被快速氧化,化学稳定性差；同时,Si 并无催化活性,这些问题都会导致其PEC 性能较差。研究发现可以通过使Si 与多种化合物复合的方法,避免上述问题[7]。

在本工作中,我们利用简单旋涂、水热和浸渍沉积法制备了一种Si/WO3/BiVO4光电阳极。通过调节水热前驱液pH 以及水热生长时间,优化了WO3的最佳生长条件,并评估了其PEC 性能。

1 实验材料和方法

1．1 Si/WO3/BiVO4光电阳极的制备

室温下,量取100μL 钛酸四正丁酯加入到3．9 mL异丙醇中,得到TiO2溶胶,并将其旋涂在平面Si 基底上,将旋涂完毕的Si/TiO2置于450 ℃管式炉中,通入N2,煅烧45 min。称取1．2 g Na2WO4·2H2O 溶解于装有45 mL 去离子的三口烧瓶中并剧烈搅拌,再加入0．1 g K2C2O4·H2O 溶解,K2C2O4用作导向剂,并用滴液漏斗缓慢滴加3 M HCl,分别调节pH =0．5、1、1．5,得到WO3水热反应前驱……