[發(fā)明專利]鉬鎢摻雜陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710035189.8
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101109096A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡青云;楊麗霞;鄺淑云
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;H01L31/18
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所
• 代理人: 趙靜華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉬鎢摻雜陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列的方法。

背景技術(shù)

陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列，具有比表面積大，孔徑可調(diào)等優(yōu)點，其特殊的納米管狀結(jié)構(gòu)，有利于光生電子和光生空穴的分離，可有效提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，已成為各國科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。目前的陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列的電解液通常為無機水溶液體系，由于各種離于在水溶液中遷移速度相對較快，電化學(xué)陽極氧化的速度也快速，可在比較短的時間內(nèi)形成納米管陣列。但施加的陽極氧化電壓一般只能在10～25V的范圍內(nèi)，超出此電壓范圍就不能形成納米管狀結(jié)構(gòu)，這同時在一定程度上限制了納米管的管徑，而且在水溶液體系中制備的納米管管壁較薄，容易破損。200410021589.X公開了一種高長徑比二氧化鈦納米管陣列的制備方法，其電解液的溶質(zhì)為氟化物和支持電解質(zhì)，溶劑為水，并加入醇類添加劑，在3～50V電壓條件下電解，這種納米管管子仍較短，只有250納米長，比表面積不夠大，且只能吸收紫外光區(qū)的光，不能充分利用自然界太陽光。目前，國內(nèi)外還沒有摻雜金屬元素的陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可進一步增加二氧化鈦納米管的管長，擴大光極材料的比表面積，拓寬其在可見光區(qū)的吸收光譜的鉬鎢摻雜陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

(1)將基底材料表面打磨，清洗干凈備用；

(2)配制有機電解液：電解液由HF質(zhì)量百分含量為0.5-3％的氫氟酸與二甲基亞砜的混合溶液。

(3)在25～100V直流電壓下，以純鈦或鈦合金為陽極，鉑片為陰極，在電解液中電解制備納米管；

(4)摻雜鎢，鉬的二氧化鈦納米管陣列的制備：

①用以上制備的TiO₂納米管陣列浸泡在WO₃或MoO₃以O(shè)₂^2-為螯合劑的澄清溶液中10-90分鐘，WO₃或MoO₃螯合物在電場力吸引和毛細管作用下進入TiO₂納米管；W，Mo的含量可通過改變浸泡時間來控制。

②在500-600℃有氧條件下煅燒4-6h，得到摻雜W或Mo的TiO₂納米管。

所述電解的直流電壓最佳為30-70V。

所述螯合物中鎢或鉬的密度為0.01-0.035g/mL。

本發(fā)明運用二甲基亞砜含氟化物的有機溶液體系在高直流電壓下制備的氧化鈦納米管陣列其管長大大加長，最長可達35微米。極大的增加了TiO₂光極材料的比表面積，這在染料敏化太陽能電池中具有重要的意義。而且鉬、鎢摻雜的TiO₂納米管陣列進一步增大了該材料的表面缺陷，有助于光生空穴和光生電子的分離。紫外-可見吸收光譜分析表明，MoO₃-TiO₂納米管陣列在550納米波長處開始起峰，禁帶寬度為2.25eV，WO3-TiO₂納米管陣列在525納米波長處開始起峰，禁帶寬度為2.36eV。而純的TiO₂的禁帶寬度為3.2eV。此結(jié)果表明通過摻雜Mo，W元素極大的降低了TiO₂的禁帶寬度，拓寬了TiO₂在可見光區(qū)的吸收光譜。

附圖說明

圖1為納米管陣列放大的掃描電子顯微鏡截面圖；

圖2為為摻雜鉬和鎢的納米管煅燒后的能力彌散能譜圖。

圖1中(A)為側(cè)面圖，(B)為放大的截面圖；

圖2中(C)和(D)分別為摻雜鉬和鎢的納米管煅燒后的能力彌散能譜圖。

具體實施方式

實施例1：

(1)將基底材料表面打磨，清洗干凈備用；

(2)配制有機電解液：

量取1.47mL質(zhì)量百分含量為40％的氫氟酸(HF)溶液，與28.53mL的無水二甲基亞砜(DMSO)均勻混合，配制成HF質(zhì)量百分含量為2％的DMSO溶液；

(3)制備氧化鈦納米管陣列：以純度99.9％以上的鈦片(0.3*1.8cm)為陽極，鉑片(0.5*1cm)為陰極，在60V直流電壓下，電解24小時，即可制得長35微米的納米管；

(4)摻雜鎢，鉬的二氧化鈦納米管陣列制備：