本发明涉及光电分解水
技术领域：
：，尤其涉及一种赤铁矿光阳极的制备方法。
背景技术：
：：光电化学(pec)水分解技术是一种特别吸引人的技术，它可以将太阳能收集并转化为清洁和可再生的能源，以解决世界上日益增长的能源消耗，对于有效的光吸收光电极和典型pec器件的主要组件而言，通过入射光子产生电子-空穴对的半导体是近年来的重要研究领域。然而，半导体 光电极的关键问题是太阳能制氢效率(sth)的效率高，并且总体sth效率主要由以下三个过程控制：(1)集光/电荷分离(ηlight)；(2)半导体中的电荷传输/复合(ηct)；(3)电极表面的空穴收集(ηhc)。在半导体材料中，赤铁矿由于具有2.1ev的带隙，对水氧化具有适当的价带位置，出色的鲁棒性和丰度，具有改善sth效率和pec效率的有利特性。但是由于晶型和微观形貌是影响所述赤铁矿的光电化学分解水的性能的重要影响因素，因此，如何通过改变赤铁矿的晶型和微观形貌提高赤铁矿的光电分解水的性能是人们一直关注的问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种赤铁矿光阳极的制备方法，利用所述制备方法制备得到的赤铁矿光阳极具有穿梭、伪穿梭、鼓状或片状形态的均匀的赤铁矿，具有很高的原子密度，这进一步增强了其表面活性，最终实现了提升其光电化学分解水的性能。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种赤铁矿光阳极的制备方法，包括以下步骤：将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液；将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极；所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述赤铁矿光阳极的制备过程中不使用表面活性剂。优选的，所述醇类有机溶剂包括乙二醇和乙醇；所述乙二醇和乙醇的体积比为6：(2～10)；所述水和醇类有机溶剂的体积比为(4～12)：(8～16)。优选的，所述三价铁盐的摩尔量与所述溶剂的体积比为(0.5～1)mmol：20ml。优选的，所述三价铁盐为硝酸铁、三氯化铁、醋酸铁或硫酸铁；所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。优选的，所述混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为100～3000rpm，时间为1～40min。优选的，所述搅拌的转速为100～3000rpm，时间为20～40min。优选的，所述强碱和三价铁盐的摩尔比为(2～3)：(0.5～1)。优选的，所述溶剂热反应的温度为180～220℃，时间为6～10h。优选的，所述溶剂热反应完成后，还包括依次进行的离心、洗涤和干燥。优选的，所述干燥的温度为60℃，时间为12h。本发明提供了一种赤铁矿光阳极的制备方法，包括以下步骤：将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液；将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极；所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述赤铁矿光阳极的制备过程中不使用表面活性剂。与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：本发明不使用表面活性剂，通过调整溶剂为水和醇类有机溶剂，并采用溶剂热法合成了具有穿梭、伪穿梭、鼓状和片状形态的均匀的赤铁矿。实施例的结果表明，利用本发明所述的制备方法制备得到的赤铁矿光阳极具有很高的原子密度，这增强了它们的表面活性。其中穿梭形态的赤铁矿展现出1.52vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示8.67ma·cm-2的光电流。进一步的xps分析证实，穿梭状fe2o3nps表面暴露出更高含量的铁原子或氧空位，导致其具有带正电的表面，从而促进了oh-分子的化学吸附并因此增强了电催化活性。这项工作不仅为设计用于pec器件的高效电极材料开辟了新的可能性，而且为通过形状控制增强其电化学性能提供了新方法。附图说明图1为实施例1～4制备得到的产物的电镜图；图2为实施例1～4制备得到的产物的xrd图、uv-vis吸收光谱和拉曼光谱；图3为实施例1～4制备得到的产物的j-v特性、o1sxps光谱和ol分量(黑色)和ov分量(红色)的直方图；图4为实施例1～4中α-fe2o3的xps光谱和高分辨的fe2p区域。具体实施方式本发明提供了一种赤铁矿光阳极的制备方法，包括以下步骤：将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液；将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极；所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述赤铁矿光阳极的制备过程中不使用表面活性剂。在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。本发明将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液。在本发明中，所述三价铁盐优选为硝酸铁、三氯化铁、醋酸铁或硫酸铁。在本发明中，所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述醇类有机溶剂包括乙二醇和乙醇；所述乙二醇和乙醇的体积比优选为6：(2～10)；所述水和醇类有机溶剂的体积比优选为(4～12)：(8～16)；即所述乙二醇、水和乙醇的体积比优选为6：(4～12)：(2～10)，更优选为6：12:2或6:10:4或6:6:8或6:4:10。在本发明中，通过控制所述溶剂中各组分的配比可以进一步的调整所述赤铁氧光阳极的微观形貌。在本发明中，所述三价铁盐的摩尔量与所述溶剂的体积比优选为(0.5～1)mmol：20ml，更优选为(0.6～0.8)mmol：20ml。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为100～3000rpm，更优选为500～1500rpm；时间优选为1～40min，更优选为20～30min。在本发明中，所述强碱优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾；当所述强碱为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物时，本发明对氢氧化钠和氢氧化钾的配比没有任何特殊的限定，按任意配比进行混合即可。在本发明中，所述强碱和三价铁盐的摩尔比优选为(2～3)：(0.5～1)，更优选为(2～2.6)：(0.6～0.8)，最优选为2:0.6。在本发明中，所述强碱优选快速倾倒至所述三价铁盐溶液中。在本发明中，加入氢氧化钾后的搅拌的转速优选为100～3000rpm，更优选为500～1500rpm；时间优选为20～40min，更优选为25～35min。得到反应液后，本发明将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极。在本发明中，所述溶剂热反应的温度优选为180～220℃，更优选为190～210℃，最优选为200℃；时间优选为6～10h，更优选为6～8h。在本发明中，所述溶剂热反应的过程为将所述反应液加入到50ml的聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中进行溶剂热反应。所述溶剂热反应完成后，本发明还优选包括依次进行的离心、洗涤和干燥；所述离心前还优选包括冷却；本发明对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。本发明对所述离心的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述洗涤采用的洗涤剂优选为去离子水。在本发明中，所述干燥的温度优选为60℃，时间优选为12h。下面结合实施例对本发明提供的赤铁矿的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、12ml蒸馏水和2ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到穿梭状的α-fe2o3nps，记为shuttle-likefe2o3。实施例2将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、10ml蒸馏水和4ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到伪穿梭状的α-fe2o3nps，记为pseudo-shuttle-likefe2o3。实施例3将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、6ml蒸馏水和8ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到鼓状的α-fe2o3nps，记为drum-likefe2o3。实施例4将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、4ml蒸馏水和10ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到片状的α-fe2o3nps，记为tablet-likefe2o3。测试例将实施例1～4制备得到的产物分别进行xrd、xps、sem和tem测试，其中，图1为实施例1～4制备得到的产物的电镜图(a～d为sem图，a1～d1为tem图，a2～d2为hrtem图)，由a～d可知，实施例1～4制备得到的产物的微观形貌依次为穿梭状、伪穿梭状、鼓状和片状；其中a1和a2可知以乙醇/水体积比为1：6合成了穿梭状α-fe2o3nps。穿梭状α-fe2o3nps的平均顶点到顶点的长度(l)约为190.3nm，平均边缘到边缘的距离(d)约为96.9nm，晶格间距为0.22nm与α-fe2o3nps的(113)面的相吻合。b1和b2可知当乙醇/水的比例增加到2：5时，nps的l减小而d则增加(形成伪穿梭状nps)，晶格间距为0.22nm与α-fe2o3nps的(113)面的相吻合。c1和c2可知当体积比进一步增加时，将获得鼓状的α-fe2o3nps，并且np的两个末端被截断(c1)，晶格间距为0.27nm对应于α-fe2o3nps的(104)平面。最后，图d1和d2显示了片状的α-fe2o3nps，其平均直径约为148.6nm，厚度为65.9nm，相应的晶格间距0.229nm被索引到α-fe2o3nps的(006)平面。图2为实施例1～4制备得到的产物的xrd图、uv-vis吸收光谱和拉曼光谱；其中，a为xrd图；b为uv-vis吸收光谱；c为拉曼光谱；由a可知，实施例1～4制备得到的产物与标准卡α-fe2o3(jcpdsno.33-0664)相对应，证明成功合成了α-fe2o3np；由b可知，实施例1～4制备得到的产物均从紫外到近红外区域的光吸收显著增强，这表明所制备的产物可能在光催化剂和光热疗法中具有潜在的应用；由c可知，实施例1～4制备得到的产物呈现了其中典型的拉曼主动振动模式、a1g模式(220和495cm-1)和eg模式(286、403和602cm-1)的频带以及磁振子散射(1305cm-1)。在较大的波数下，可以观察到一阶散射的泛音或二阶散射过程。图4为实施例1～4制备得到的产物的xps图(a)和高分辨率的fe2p区域(b)，由图4可知，实施例1～4制备得到的产物中包括fe和o元素，且所述fe以 3价存在。将实施例1～4制备得到的产物制成光阳极材料，并制成电极，具体制备过程为：取150μl浓度为1mg/ml光阳极材料的nafion悬浮液滴在ito电极上，并在60℃的干燥箱中干燥，得到电极；以所述电极为工作电极，以银/氯化银(ag/agcl)为参比电极，以铂片为辅助电极，在模拟太阳能光(100mw/cm2，150w氙灯加上am1.5g滤波器)条件下进行光电化学性能测试，测试结果如图3所示，a为实施例1～4制备得到的产物制得的电极的j-v特性，b为穿梭状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，c为伪穿梭状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，d为鼓状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，e为片状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，f为ol分量和ov分量的直方图)；由a可知，穿梭状的α-fe2o3nps具有最佳的光电化学性能；由b～f可知，xps分析证实，穿梭状fe2o3nps表面暴露出更高含量的铁原子或氧空位，导致其具有更带正电的表面；穿梭状α-fe2o3nps被小平面包围，具有很高的原子密度，这增强了它们的表面活性，这些结果表明，穿梭状α-fe2o3nps倾向于吸收离子化的氧，换言之，其表面比其他样品更具亲电性。其展现出1.52vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示8.67ma·cm-2的光电流(实施例1)；1.55vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示5.21ma·cm-2的光电流(实施例2)；1.57vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示3.93ma·cm-2的光电流(实施例3)；1.56vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示5.76ma·cm-2的光电流。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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：的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12当前第1页12
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背景技术：
：：光电化学(pec)水分解技术是一种特别吸引人的技术，它可以将太阳能收集并转化为清洁和可再生的能源，以解决世界上日益增长的能源消耗，对于有效的光吸收光电极和典型pec器件的主要组件而言，通过入射光子产生电子-空穴对的半导体是近年来的重要研究领域。然而，半导体 光电极的关键问题是太阳能制氢效率(sth)的效率高，并且总体sth效率主要由以下三个过程控制：(1)集光/电荷分离(ηlight)；(2)半导体中的电荷传输/复合(ηct)；(3)电极表面的空穴收集(ηhc)。在半导体材料中，赤铁矿由于具有2.1ev的带隙，对水氧化具有适当的价带位置，出色的鲁棒性和丰度，具有改善sth效率和pec效率的有利特性。但是由于晶型和微观形貌是影响所述赤铁矿的光电化学分解水的性能的重要影响因素，因此，如何通过改变赤铁矿的晶型和微观形貌提高赤铁矿的光电分解水的性能是人们一直关注的问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种赤铁矿光阳极的制备方法，利用所述制备方法制备得到的赤铁矿光阳极具有穿梭、伪穿梭、鼓状或片状形态的均匀的赤铁矿，具有很高的原子密度，这进一步增强了其表面活性，最终实现了提升其光电化学分解水的性能。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种赤铁矿光阳极的制备方法，包括以下步骤：将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液；将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极；所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述赤铁矿光阳极的制备过程中不使用表面活性剂。优选的，所述醇类有机溶剂包括乙二醇和乙醇；所述乙二醇和乙醇的体积比为6：(2～10)；所述水和醇类有机溶剂的体积比为(4～12)：(8～16)。优选的，所述三价铁盐的摩尔量与所述溶剂的体积比为(0.5～1)mmol：20ml。优选的，所述三价铁盐为硝酸铁、三氯化铁、醋酸铁或硫酸铁；所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。优选的，所述混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为100～3000rpm，时间为1～40min。优选的，所述搅拌的转速为100～3000rpm，时间为20～40min。优选的，所述强碱和三价铁盐的摩尔比为(2～3)：(0.5～1)。优选的，所述溶剂热反应的温度为180～220℃，时间为6～10h。优选的，所述溶剂热反应完成后，还包括依次进行的离心、洗涤和干燥。优选的，所述干燥的温度为60℃，时间为12h。本发明提供了一种赤铁矿光阳极的制备方法，包括以下步骤：将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液；将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极；所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述赤铁矿光阳极的制备过程中不使用表面活性剂。与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：本发明不使用表面活性剂，通过调整溶剂为水和醇类有机溶剂，并采用溶剂热法合成了具有穿梭、伪穿梭、鼓状和片状形态的均匀的赤铁矿。实施例的结果表明，利用本发明所述的制备方法制备得到的赤铁矿光阳极具有很高的原子密度，这增强了它们的表面活性。其中穿梭形态的赤铁矿展现出1.52vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示8.67ma·cm-2的光电流。进一步的xps分析证实，穿梭状fe2o3nps表面暴露出更高含量的铁原子或氧空位，导致其具有带正电的表面，从而促进了oh-分子的化学吸附并因此增强了电催化活性。这项工作不仅为设计用于pec器件的高效电极材料开辟了新的可能性，而且为通过形状控制增强其电化学性能提供了新方法。附图说明图1为实施例1～4制备得到的产物的电镜图；图2为实施例1～4制备得到的产物的xrd图、uv-vis吸收光谱和拉曼光谱；图3为实施例1～4制备得到的产物的j-v特性、o1sxps光谱和ol分量(黑色)和ov分量(红色)的直方图；图4为实施例1～4中α-fe2o3的xps光谱和高分辨的fe2p区域。具体实施方式本发明提供了一种赤铁矿光阳极的制备方法，包括以下步骤：将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液；将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极；所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述赤铁矿光阳极的制备过程中不使用表面活性剂。在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。本发明将三价铁盐和溶剂混合，得到三价铁盐溶液后，加入强碱，搅拌，得到反应液。在本发明中，所述三价铁盐优选为硝酸铁、三氯化铁、醋酸铁或硫酸铁。在本发明中，所述溶剂包括水和醇类有机溶剂；所述醇类有机溶剂包括乙二醇和乙醇；所述乙二醇和乙醇的体积比优选为6：(2～10)；所述水和醇类有机溶剂的体积比优选为(4～12)：(8～16)；即所述乙二醇、水和乙醇的体积比优选为6：(4～12)：(2～10)，更优选为6：12:2或6:10:4或6:6:8或6:4:10。在本发明中，通过控制所述溶剂中各组分的配比可以进一步的调整所述赤铁氧光阳极的微观形貌。在本发明中，所述三价铁盐的摩尔量与所述溶剂的体积比优选为(0.5～1)mmol：20ml，更优选为(0.6～0.8)mmol：20ml。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为100～3000rpm，更优选为500～1500rpm；时间优选为1～40min，更优选为20～30min。在本发明中，所述强碱优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾；当所述强碱为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物时，本发明对氢氧化钠和氢氧化钾的配比没有任何特殊的限定，按任意配比进行混合即可。在本发明中，所述强碱和三价铁盐的摩尔比优选为(2～3)：(0.5～1)，更优选为(2～2.6)：(0.6～0.8)，最优选为2:0.6。在本发明中，所述强碱优选快速倾倒至所述三价铁盐溶液中。在本发明中，加入氢氧化钾后的搅拌的转速优选为100～3000rpm，更优选为500～1500rpm；时间优选为20～40min，更优选为25～35min。得到反应液后，本发明将所述反应液进行溶剂热反应，得到所述赤铁矿光阳极。在本发明中，所述溶剂热反应的温度优选为180～220℃，更优选为190～210℃，最优选为200℃；时间优选为6～10h，更优选为6～8h。在本发明中，所述溶剂热反应的过程为将所述反应液加入到50ml的聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中进行溶剂热反应。所述溶剂热反应完成后，本发明还优选包括依次进行的离心、洗涤和干燥；所述离心前还优选包括冷却；本发明对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。本发明对所述离心的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述洗涤采用的洗涤剂优选为去离子水。在本发明中，所述干燥的温度优选为60℃，时间优选为12h。下面结合实施例对本发明提供的赤铁矿的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、12ml蒸馏水和2ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到穿梭状的α-fe2o3nps，记为shuttle-likefe2o3。实施例2将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、10ml蒸馏水和4ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到伪穿梭状的α-fe2o3nps，记为pseudo-shuttle-likefe2o3。实施例3将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、6ml蒸馏水和8ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到鼓状的α-fe2o3nps，记为drum-likefe2o3。实施例4将0.6mmol硝酸铁和20ml溶剂(6ml乙二醇、4ml蒸馏水和10ml乙醇)在搅拌的条件下进行混合，所述搅拌的转速为600rpm，时间为20min，得到硝酸铁溶液后，加入2mmol氢氧化钾，搅拌20min，得到反应液；将所述反应液加入到50ml聚四氟乙烯带不锈钢衬底的反应釜中，并转移至电热鼓风干燥箱中，进行溶剂热反应，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为6h，冷却至室温，离心得到沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤干净后，在60℃的温度下进行真空干燥12h，得到片状的α-fe2o3nps，记为tablet-likefe2o3。测试例将实施例1～4制备得到的产物分别进行xrd、xps、sem和tem测试，其中，图1为实施例1～4制备得到的产物的电镜图(a～d为sem图，a1～d1为tem图，a2～d2为hrtem图)，由a～d可知，实施例1～4制备得到的产物的微观形貌依次为穿梭状、伪穿梭状、鼓状和片状；其中a1和a2可知以乙醇/水体积比为1：6合成了穿梭状α-fe2o3nps。穿梭状α-fe2o3nps的平均顶点到顶点的长度(l)约为190.3nm，平均边缘到边缘的距离(d)约为96.9nm，晶格间距为0.22nm与α-fe2o3nps的(113)面的相吻合。b1和b2可知当乙醇/水的比例增加到2：5时，nps的l减小而d则增加(形成伪穿梭状nps)，晶格间距为0.22nm与α-fe2o3nps的(113)面的相吻合。c1和c2可知当体积比进一步增加时，将获得鼓状的α-fe2o3nps，并且np的两个末端被截断(c1)，晶格间距为0.27nm对应于α-fe2o3nps的(104)平面。最后，图d1和d2显示了片状的α-fe2o3nps，其平均直径约为148.6nm，厚度为65.9nm，相应的晶格间距0.229nm被索引到α-fe2o3nps的(006)平面。图2为实施例1～4制备得到的产物的xrd图、uv-vis吸收光谱和拉曼光谱；其中，a为xrd图；b为uv-vis吸收光谱；c为拉曼光谱；由a可知，实施例1～4制备得到的产物与标准卡α-fe2o3(jcpdsno.33-0664)相对应，证明成功合成了α-fe2o3np；由b可知，实施例1～4制备得到的产物均从紫外到近红外区域的光吸收显著增强，这表明所制备的产物可能在光催化剂和光热疗法中具有潜在的应用；由c可知，实施例1～4制备得到的产物呈现了其中典型的拉曼主动振动模式、a1g模式(220和495cm-1)和eg模式(286、403和602cm-1)的频带以及磁振子散射(1305cm-1)。在较大的波数下，可以观察到一阶散射的泛音或二阶散射过程。图4为实施例1～4制备得到的产物的xps图(a)和高分辨率的fe2p区域(b)，由图4可知，实施例1～4制备得到的产物中包括fe和o元素，且所述fe以 3价存在。将实施例1～4制备得到的产物制成光阳极材料，并制成电极，具体制备过程为：取150μl浓度为1mg/ml光阳极材料的nafion悬浮液滴在ito电极上，并在60℃的干燥箱中干燥，得到电极；以所述电极为工作电极，以银/氯化银(ag/agcl)为参比电极，以铂片为辅助电极，在模拟太阳能光(100mw/cm2，150w氙灯加上am1.5g滤波器)条件下进行光电化学性能测试，测试结果如图3所示，a为实施例1～4制备得到的产物制得的电极的j-v特性，b为穿梭状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，c为伪穿梭状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，d为鼓状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，e为片状的α-fe2o3nps的o1sxps光谱，f为ol分量和ov分量的直方图)；由a可知，穿梭状的α-fe2o3nps具有最佳的光电化学性能；由b～f可知，xps分析证实，穿梭状fe2o3nps表面暴露出更高含量的铁原子或氧空位，导致其具有更带正电的表面；穿梭状α-fe2o3nps被小平面包围，具有很高的原子密度，这增强了它们的表面活性，这些结果表明，穿梭状α-fe2o3nps倾向于吸收离子化的氧，换言之，其表面比其他样品更具亲电性。其展现出1.52vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示8.67ma·cm-2的光电流(实施例1)；1.55vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示5.21ma·cm-2的光电流(实施例2)；1.57vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示3.93ma·cm-2的光电流(实施例3)；1.56vvs.rhe光电流起始电位，并在1.94vvs.rhe的电位下显示5.76ma·cm-2的光电流。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
：的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12当前第1页12
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