[發明專利]一種碳納米管/二次陽極氧化TiO2

有效

• 申請號: 201810023914.8
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108273486B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 谷笛;谷柏;王寶輝;吳紅軍;張梅;李莉
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;C02F1/32;C02F101/38
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝;周嬌嬌

本發明涉及一種碳納米管/二次陽極氧化TiO₂納米管光催化劑材料及其制備方法和應用。制備方法包括如下步驟：(1)制備一次陽極氧化TiO₂納米管材料；(2)制備二次陽極氧化TiO₂納米管材料，在步驟(2)之后還包括碳納米管改性的步驟，所述碳納米管改性的步驟包括：(a)以熔融碳酸鹽作為電解質，二次陽極氧化TiO₂納米管材料作為陰極，金屬電極作為陽極，進行電解；(b)將電解后的陰極依次進行超聲波酸洗和干燥，從而獲得碳納米管/二次陽極氧化TiO₂納米管光催化劑材料。該方法成本低，而且生成的碳納米管由于其自身獨特的在融鹽中生長機制，具有更高的純度，從而具備其獨特的電化學性質。

技術領域

本發明涉及光催化劑材料技術領域，尤其涉及一種碳納米管/二次陽極氧化TiO₂納米管光催化劑材料及其制備方法和應用。

背景技術

太陽光的能量到達地面的輻射主要包括三部分：紫外光、可見光和紅外光，它們幾乎包含了太陽的全部能量。利用STEP(Solar Thermal Electrochemical Process，太陽能熱電化學過程)理論進行太陽能STEP 熱-電兩場耦合降解有機廢水的過程只是利用了太陽能量的紅外和可見光部分的能量，而太陽紫外光部分的能量基本沒有得到利用。

半導體光催化技術能夠直接利用太陽能紫外部分能量這一天然能源，將其設計應用到STEP全光譜利用反應體系中，是能夠將太陽光紫外部分能量引入利用到反應的最有效手段，它在能源、化工和環保等方面都具有廣闊的研究和應用前景。在諸多種類的光催化劑當中，TiO₂以其穩定的結構、較強的吸附性、優越的抗光腐蝕性和低廉的價格被認為是最具有發展前景的光催化劑之一。

在之前的研究中，我們通過二次陽極氧化法制備出了高度有序的陣列式二次陽極氧化TiO₂納米管(谷笛，朱凌岳，吳紅軍，王寶輝.陣列型TiO₂納米管光催化降解VOCs性能.化工進展,2016,35, 3928-3933.)。采用此方法制得的TiO₂納米管成功克服了傳統一次陽極氧化法的不足，具有分布均勻、結構穩定等優勢。為了進一步提升二次陽極氧化TiO₂納米管的光催化性能，拓寬其光響應范圍，我們采用三種貴金屬(Ag、Au、Pt)對其進行進一步的改性(Di Gu,Hongjun Wu, Yanji Zhu,Baohui Wang,Modified hierarchical TiO2NTs forenhanced gas phase photocatalytic activity,Rsc Adv.,2015,5,57937-57942.)，制得貴金屬/二次陽極氧化TiO₂納米管材料，提高了二次陽極氧化TiO₂納米管的光催化性能。

但由于貴金屬摻雜的經濟性原因，采用貴金屬進行改性的成本較高，不利于推廣使用。為了能夠使催化劑的應用存在更為廣闊的空間，我們研究出了一種更為環保低價的改性處理方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有貴金屬改性存在的成本高的問題，本發明要提供了一種采用碳納米管對二次陽極氧化TiO₂納米管進行改性的方法，制得了一種碳納米管/陽極氧化TiO₂納米管光催化劑材料。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一種碳納米管/陽極氧化TiO₂納米管光催化劑材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)制備一次陽極氧化TiO₂納米管材料； (2)制備二次陽極氧化TiO₂納米管材料，在步驟(2)之后還包括碳納米管改性的步驟，所述碳納米管改性的步驟包括：