[發明專利]一種全無機鈣鈦礦納米粒子復合H-TiO2基納米管陣列及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810051233.2
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108193253A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 劉世凱;周淑慧;張鎮峰;劉賀朋;劉雪濤
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;C25D15/00;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種全無機鈣鈦礦納米粒子復合 H?TiO₂基納米管陣列及其制備方法，屬于納米復合新材料技術領域。具體制備方法的步驟為：在含鈦金屬基體上，通過陽極氧化法制備納米管有序陣列；對所制備的納米管有序陣列進行晶化和表面氫化處理，得到H?TiO₂基納米管陣列；對所制備的H?TiO₂基納米管陣列進行全無機鈣鈦礦納米粒子的復合，得到一種全無機鈣鈦礦納米粒子復合 H?TiO₂基納米管陣列。該有序納米管陣列復合材料應用廣泛，如可作為太陽能電池中的吸光材料來使用，具有良好的熱穩定性，并且可以充分發揮納米管有序陣列的優勢，顯著拓展太陽光響應范圍，明顯提高其光電轉換效率，為高性能太陽能電池的設計、開發和應用提供支持。

技術領域

本發明屬于納米復合新材料技術領域，特別是涉及一種全無機鈣鈦礦納米粒子復合H-TiO₂基納米管陣列及其制備方法和應用。

背景技術

二氧化鈦由于其價格低廉、綠色環保、化學性質相對穩定等優點，在光電轉換、光催化和貴金屬催化劑載體等方面有廣泛的應用。而呈中空結構的納米管陣列，不僅本身具有優良的納米結構，還可以通過修飾內、外管壁進一步提高其性能，因此受到了更加廣泛的關注。

在金屬鈦表面制備TiO₂納米管陣列可以采用陽極氧化法，此方法易于操作且設備要求較低，制備得到的TiO₂納米管陣列排列有序規整，比表面積大，同時又有很高的量子效應。但是TiO₂禁帶較寬，光電轉換效率低，光生載流子易復合，因此尋找切實可行的方法對TiO₂納米管陣列進行改性就顯得尤為重要。

TiO₂納米管陣列的改性手段常用的有熱處理、復合、摻雜以及管面的表面修飾等，但多由于改性過程中納米管中空結構遭到破壞等原因，導致光利用率下降。因此，以TiO₂納米管陣列為模板，控制組裝異質結陣列成為TiO₂納米管陣列改性的主要方向之一。

發明內容

本發明針對傳統改性方法的缺陷，通過金屬鈦或鈦合金的電化學陽極氧化法首先制備TiO₂基納米管陣列結構，然后在氣氛爐中進行表面氫化，最后再實現全無機鈣鈦礦納米粒子的復合，制備了一種全無機鈣鈦礦納米粒子復合的H-TiO₂納米管陣列，為高性能太陽能電池的設計、開發和應用提供支持。

具體的，本發明提供了一種全無機鈣鈦礦納米粒子復合H-TiO₂基納米管陣列的制備方法，具體按照以下步驟實施：

S1：在含鈦金屬基體上，通過陽極氧化法制備納米管有序陣列；

S2：對所制備的納米管有序陣列進行晶化和表面氫化處理，得到H-TiO₂基納米管陣列；

S3：對所制備的H-TiO₂基納米管陣列與全無機鈣鈦礦納米粒子復合，制備得到一種全無機鈣鈦礦納米粒子復合的H-TiO₂基納米管陣列。

優選地，所述含鈦金屬基體為金屬鈦或鈦合金。

優選地，S1的具體步驟為：

S11：選用電解液為乙二醇+0.5wt%NH₄F+2wt%水的有機體系；

S12：將含鈦金屬基體在乙二醇+0.5wt%NH₄F+2wt%水的電解液體系中于20～60V下陽極氧化1～24h，在含鈦金屬基體表面生長出高度有序的納米管有序陣列。

更優選地，S2的具體步驟為：