[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于碳納米管-二氧化鈦光電材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810754362.8
• 申請(qǐng)日: 2018-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108855026A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈?qū)W如
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 澳洋集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01J21/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J21/06;C02F1/30
• 代理公司: 蘇州市港澄專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32304
• 代理人: 馬麗麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于碳納米管?二氧化鈦光電材料的制備方法，包括：(1)將一定量球磨后的碳納米管加入體積比為2:1的乙醇和去離子水的混合液中，超聲分散2～3h，得到碳納米管懸浮液；(2)利用水熱法，將上述碳納米管懸浮液進(jìn)行熱處理，所得到的產(chǎn)物在壓力為200～500MPa，孔徑為0.08～0.12mm條件下進(jìn)行均質(zhì)處理，得到碳納米管凝膠；(3)將上述碳納米管凝膠與二氧化鈦溶膠按照質(zhì)量比為2～4:1進(jìn)行混合，在功率為800～1200W的條件下超聲分散5～8h，靜置，真空抽濾，干燥，得到碳納米管?二氧化鈦光電材料。通過(guò)本發(fā)明中的方法制備得到的基于碳納米管?二氧化鈦光電材料，二氧化鈦均勻地分散在碳納米管的表面及孔隙中，從而有效提高了該碳納米管?二氧化鈦光電材料的光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于碳納米管-二氧化鈦光電材料的制備方法。

背景技術(shù)

二氧化鈦是一種性能優(yōu)良的典型的n型半導(dǎo)體材料，也是首次應(yīng)用于光電催化分解水的材料。在光照條件下，TiO₂空穴的電勢(shì)約為3.1V，具有很強(qiáng)的氧化性。在反應(yīng)過(guò)程中表現(xiàn)出良好的光穩(wěn)定性和反應(yīng)活性，同時(shí)，TiO₂無(wú)毒且無(wú)二次污染。但TiO₂在光電催化分解水的領(lǐng)域仍有阻礙，一方面TiO₂的帶隙寬，其光吸收范圍主要集中在紫外光區(qū)，對(duì)可見(jiàn)光的利用率極低；另一方面電子、空穴分離效率低，載流子的利用率低。

碳納米管是一種具有高導(dǎo)電導(dǎo)熱，高比表面積、高機(jī)械強(qiáng)度，高吸附等優(yōu)良性能的一維納米材料，因其眾多的優(yōu)點(diǎn)在很多高技術(shù)領(lǐng)域如光電材料，儲(chǔ)能材料，傳感器，生物器件等具有傳統(tǒng)材料無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，而在材料、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科引起廣泛的研究。但由于碳納米管具有一維納米結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，長(zhǎng)徑比大，同時(shí)，由于碳納米管之間較大的范德華引力以及巨大的比表面積，因此容易以糾纏團(tuán)聚體狀態(tài)存在。要發(fā)揮碳納米管優(yōu)異性能，如何使得碳納米管-二氧化鈦光電材料中的碳納米管均勻分散成為關(guān)鍵因素。

為此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種基于碳納米管-二氧化鈦光電材料的制備方法，其能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于碳納米管-二氧化鈦光電材料的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于碳納米管-二氧化鈦光電材料的制備方法，包括：

(1)將一定量球磨后的碳納米管加入體積比為2:1的乙醇和去離子水的混合液中，超聲分散2～3h，得到碳納米管懸浮液；

(2)利用水熱法，將上述碳納米管懸浮液進(jìn)行熱處理，所得到的產(chǎn)物在壓力為200～500MPa，孔徑為0.08～0.12mm條件下進(jìn)行均質(zhì)處理，得到碳納米管凝膠；

(3)將上述碳納米管凝膠與二氧化鈦溶膠按照質(zhì)量比為2～4:1進(jìn)行混合，在功率為800～1200W的條件下超聲分散5～8h，靜置，真空抽濾，干燥，得到碳納米管-二氧化鈦光電材料。

優(yōu)選的，步驟(1)中，球磨后的碳納米管的粒徑為0.01～0.1μm。

優(yōu)選的，步驟(2)中，壓力為300MPa，孔徑為0.1mm。

優(yōu)選的，步驟(3)中，所述二氧化鈦溶膠的制備方法包括：

1)將鈦酸四丁酯加入無(wú)水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，磁力攪拌15～60min；

2)向步驟1)中加入稀硝酸，在30～60℃水浴條件下磁力攪拌20～30min，得到二氧化鈦溶膠。

優(yōu)選的，上述步驟1)中，混合溶液中的無(wú)水乙醇和冰醋酸的體積之比為1:3。