[發(fā)明專利]一種Cu摻雜改性的TiO2光催化劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103007938A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 馬清;陳建軍;楊建;張維麗;王曉偉;符冬菊
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J37/34;C25D11/26
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

1.一種Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑，其特征在于，該催化劑生長于銅鈦合金線或合金棒基體上，且在基體圓周面上具有二維結構，其結構單元為Cu摻雜的TiO₂納米管。

2.根據(jù)權利要求1所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑，其特征在于，所述TiO₂光催化劑的晶相結構是銳鈦礦相和金紅石相混合的復合晶相結構，所述復合晶相結構中金紅石相質量百分含量為1~10%。

3.根據(jù)權利要求1所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑，其特征在于，所述具有二維結構的Cu摻雜TiO₂納米管陣列的本征吸收帶邊為350~500nm，在可見光范圍內的吸收帶邊為650~900nm。

4.一種Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一、將二元Cu-Ti合金線或合金棒基體進行打磨、拋光、清洗并干燥備用；

步驟二、配置甲酰胺基電解液；

步驟三、將所述Cu-Ti合金線或合金棒基體浸入到所述甲酰胺基電解液中作為陽極，采用高純鉑片電極作為對電極進行陽極氧化，一定反應時間后在Cu-Ti合金線或合金棒基體上得到Cu摻雜改性的TiO₂納米管陣列前驅體薄膜；

步驟四、將步驟三中表面生長有Cu摻雜TiO₂納米管陣列前驅體薄膜的Cu-Ti合金線或合金棒在無水乙醇中超聲波處理，然后用去離子水清洗，再將清洗之后的Cu摻雜TiO₂納米管陣列前驅體薄膜吹干備用；

步驟五、將步驟四中干燥后的表面生長有Cu摻雜TiO₂納米管陣列前驅體薄膜的Cu-Ti合金線或合金棒放入耐高溫的陶瓷器皿中，然后在爐中將其進行退火處理。

5.根據(jù)權利要求4所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟一中，將二元Cu-Ti合金線或合金棒基體在丙酮中超聲波清洗，然后在無水乙醇中超聲波清洗，再用蒸餾水沖洗，最后用惰性氣體吹干清洗之后的二元Cu-Ti合金線或合金棒基體。

6.根據(jù)權利要求4所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟一中，用于生長Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的Cu-Ti合金線或合金棒基體中，Cu與Ti總的質量分數(shù)為100%，Cu質量百分含量為5%~50%，Ti質量百分含量為95%~50%。

7.根據(jù)權利要求4所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟一中，用于生長Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的Cu-Ti合金線或合金棒基體直徑為1mm~20mm，長度為10mm~100mm。

8.根據(jù)權利要求4所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟二中，所述甲酰胺基電解液的組成為：0.1~0.8mol/L的NH₄F，體積分數(shù)為3~10%的H₂O和體積分數(shù)為90-97%的甲酰胺。

9.根據(jù)權利要求4所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟三中，進行陽極氧化時施加的電壓為5V~50V恒電壓，陽極氧化時間為5min~300min，兩電極之間距離為1cm~5cm，在陽極氧化反應過程中使用磁力攪拌器進行攪拌，攪拌速度為300~500轉/分。

10.根據(jù)權利要求4所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟四中，超聲波處理時間為5~15秒，用去離子水清洗3~5次，采用惰性氣體吹干。

11.根據(jù)權利要求4所述的Cu摻雜改性的TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟五中，將所述干燥后的表面生長有Cu摻雜TiO₂納米管陣列前驅體薄膜的Cu-Ti合金線或合金棒放入瓷方舟中，并用同樣大小的瓷方舟蓋住，然后在管式氣氛爐中將其進行退火處理。