[發(fā)明專(zhuān)利]鐵酸鑭納米顆粒修飾的二氧化鈦納米管陣列的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710060965.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106702462A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫嵐;弓程;林昌健
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué);廈門(mén)大學(xué)深圳研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C25D11/26
• 分類(lèi)號(hào): C25D11/26;C25D9/04;C25D5/50;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化鈦納米管陣列，尤其是涉及鐵酸鑭納米顆粒修飾的二氧化鈦納米管陣列的制備方法。

背景技術(shù)

納米TiO₂作為一種極具發(fā)展前景的半導(dǎo)體材料，已經(jīng)成為光電材料領(lǐng)域中的一大研究熱點(diǎn)。TiO₂因其良好的穩(wěn)定性、無(wú)毒性、以及低能耗的制備過(guò)程而被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能材料領(lǐng)域。在諸多被探明的具有良好的光催化性能的TiO₂材料中，通過(guò)陽(yáng)極氧化法制備的TiO₂納米管陣列具有良好的電荷傳輸性、較高的比表面積和結(jié)構(gòu)高度有序等特點(diǎn)，因而被認(rèn)為是最有前途的納米結(jié)構(gòu)TiO₂之一(1.G.K.Mor,O.K.Varghese,M.Paulose,K.Shankar,C.A.Grimes.A review on highly ordered,vertically oriented TiO₂ nanotube arrays:fabrication,material properties,and solar energy applications.Sol.Energy Mater.Sol.Cells,2006,90,2011-2075.)。然而，作為一種光催化材料，TiO₂納米管陣列仍然存在以下兩點(diǎn)不足：其一，由于TiO₂納米管陣列帶隙較大(約3.2eV)，導(dǎo)致在可見(jiàn)光波段的光吸收很低，對(duì)太陽(yáng)能的利用率十分有限；其二，較高的光生電子和空穴復(fù)合率導(dǎo)致了TiO₂納米管陣列較低的光催化活性(2.F.Fabregat-Santiago,E.M.Barea,J.Bisquert,G.K.Mor,K.Shankar,C.A.Grimes.High carrier density and capacitance in TiO₂ nanotube arrays induced by electrochemical doping.J.Am.Chem.Soc.,2008,130(34):11312-11316.)。為了將TiO₂納米管陣列的光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)展至可見(jiàn)光區(qū)，從而高效利用太陽(yáng)光，研究者們采用多種方法對(duì)其進(jìn)行改性，常用的方法主要有非金屬摻雜和半導(dǎo)體復(fù)合。

與非金屬摻雜相比，半導(dǎo)體復(fù)合對(duì)TiO₂納米管陣列可見(jiàn)光吸收的增強(qiáng)和光催化速率的提高效果更為顯著。半導(dǎo)體復(fù)合主要是將兩種價(jià)帶、導(dǎo)帶、禁帶寬度不同的半導(dǎo)體材料通過(guò)耦合作用結(jié)合在一起，使光生載流子可以在兩種半導(dǎo)體之間傳輸與分離，延長(zhǎng)了光生電子的壽命。將窄帶隙半導(dǎo)體復(fù)合到TiO₂納米管陣列上可以有效地將其光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)展至可見(jiàn)光區(qū)。鐵酸鑭(LaFeO₃)鈣鈦礦材料兼具強(qiáng)電介質(zhì)和磁性極化兩種性質(zhì)，由于其帶隙較窄(約2.1-2.6eV)，可以作為一種可見(jiàn)光響應(yīng)型光催化劑(3.V.Celorrio,K.Bradley,O.J.Weber,S.R.Hall,D.J.Fermín.Photoelectrochemical properties of LaFeO₃nanoparticles.Chem.Electro.Chem.,2014,1(10):1667-1671.)。研究表明，LaFeO₃材料對(duì)可見(jiàn)光有較強(qiáng)的吸收和光催化活性，可用于可見(jiàn)光降解含亞甲基藍(lán)和羅丹明B的染料廢水(4.P.Tang,Y.Tong,H.Chen,F.Cao,G.Pan.Microwave-assisted synthesis of nanoparticulate perovskite LaFeO₃ as a high active visible-light photocatalyst.Curr.Appl.Phys.,2013,13(2):340-343.)。同時(shí)，該材料的鐵電體性質(zhì)有助于增強(qiáng)光生載流子的分離效率。更重要的是，LaFeO₃是一種p型半導(dǎo)體，與n型半導(dǎo)體TiO₂復(fù)合后，二者之間能形成p-n結(jié)有利于光生電荷的傳輸和分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供鐵酸鑭納米顆粒修飾的二氧化鈦納米管陣列的制備方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)將基底進(jìn)行表面清潔預(yù)處理；