[發明專利]一種TiO2/ZnS雙層復合納米管陣列的制備方法

有效

• 申請號: 201410521312.7
• 申請日: 2014-10-04
• 公開（公告）號: CN104741134A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 曲曉飛;杜芳林;候雨塵
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J35/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域：

本發明涉及一種無機復合納米管陣列的制備方法，特別是涉及一種TiO₂/ZnS雙層復合納米管陣列的制備方法，更具體的說，利用多孔陽極氧化鋁膜為模板采用液相沉積法先制備出AAO/TiO₂納米管陣列，然后在AAO/TiO₂陣列基礎上采用水熱法制備ZnS嵌套在TiO₂納米管內部的雙層復合TiO₂/ZnS納米管陣列。本技術屬于納米材料的制備領域。?

背景技術：

近年來，工業廢水尤其是來自石油化工等產生的揮發性有機物VOCS(Volatile?Organic?Compounds)對環境的影響越來越大，已經嚴重影響生態環境的可持續發展，引起社會的廣泛關注。隨著國家對污水排放標準的重視，污水排放標準越來越高，促使企業需求低成本，高效率，操作工藝簡便的污水處理方法。但現有的常規污水處理方法對生物降解困難的有機揮發性物質的處理能力不足，且多伴隨著較高能耗成本，令企業望而卻步，甚至為利益鋌而走險放棄污水處理工序。因此尋求一種簡便經濟，高效的污水處理方法已成為社會焦點問題。?

光催化技術是一種新型的污水處理技術，利用光生空穴的強氧化能力或間接產生的羥基自由基降解污染物，因其具有工藝簡單，能耗低，成本低等特點而備受矚目，尤其是其對有機廢水、高強酸堿廢水等具有較強的催化降解能力。TiO₂是一種寬帶隙半導體材料，禁帶寬度約為3.2eV，由于其具有氧化能力強、光照后不發生光腐蝕，催化活性高、化學穩定性好、來源廣成本低、無毒無害等優點己經成為廢水處理、空氣凈化以及殺菌等光催化領域研究較為深入的一種光催化材料。但是TiO₂在使用過程中仍存在有以下問題：(1)TiO₂的禁帶較?寬，只能吸收波長在385nm以下的短波段光，能量大概只占太陽光能的4％，如何利用占總光能45％以上的可見光乃至紅外光能量，是決定光催化材料能否在得以大規模實際應用的先決條件。(2)TiO₂作為單一半導體材料的光生電子-空穴對復合率也較高，其量子效率低等缺陷也在一定程度上限制了其使用。(3)傳統納米TiO₂的粉末顆粒的易失活，因而不利于長時間利用，循環特性差，易團聚而減少活性反應表面積，吸附能力差，顆粒細小難以回收利用等致命缺陷，其應用受到一定限制。?

為了解決上述問題，提高光催化效率，通常對TiO₂進行改性處理，如金屬或非金屬離子摻雜、光敏化、和其他半導體復合等。半導體復合是其中一種有效的手段，其在光電池領域應用較多，在光催化降解污水方面仍有較大研究空間。?

光催化劑的活性與形貌、尺寸及結構有很大聯系。對于TiO₂/ZnS復合材料，多數以顆粒狀形貌存在，或以無規則分散的納米管狀存在形式，且多數是以ZnS顆粒附著在TiO₂管外壁，在處理污水中很難回收，容易造成二次污染。?

發明內容：

本發明的目的是提供一種TiO₂/ZnS雙層復合納米管陣列的制備方法，以克服現有技術上的不足。運用多孔陽極氧化鋁為模板，采用層層組裝的方法，將半導體ZnS嵌套到TiO₂納米管內。該工藝屬于一種環境友好型的制備方法，同時這種制備方法工藝簡單，設備要求較低，成本低廉，具有大規模生產應用的潛力。?

一種TiO₂/ZnS雙層復合納米管陣列的制備方法，其具體步驟為:?

(1)選用多孔陽極氧化鋁膜為模板，以分析純Zn(CH₃COO)₂，Na₂S₂O₃和TiF₄作為原料。?

(2)配置濃度0.01～1mol/L的TiF₄水溶液，將陽極氧化鋁模板浸入所配溶液中，保持體系溫度40～100℃，時間3～15min使TiO₂前驅?體溶膠均勻沉積到陽極氧化鋁模板的孔道中。?

(3)將步驟(2)所得產品取出放置在溫度為50～100℃的烘箱中干燥0.5～2h，得到含有陽極氧化鋁模板的TiO₂前驅體納米管陣列，。?