[發明專利]CNX/TiO2核殼納米線陣列及制法

在審

• 申請號: 201811624019.8
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109731601A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王雅君;姜桂元;姜堯;武巧煥;劉萌萌;李宇明;徐春明;趙震
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;H01L31/0264;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F1/30;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉鑫;李輝

1.一種CN_x/TiO₂核殼納米線陣列的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

步驟一，將導電基底浸泡于四氯化鈦的正己烷溶液中，浸泡后取出并高溫處理，得到長有TiO₂種層的基底；

步驟二，向反應釜中依次加入甲苯、鈦酸四丁酯、濃鹽酸和四氯化鈦并攪拌均勻得到混合液；

步驟三，將長有TiO₂種層的基底傾斜浸入混合液中，然后進行水熱反應，反應結束后冷卻并通過無水乙醇清洗，接著高溫處理，得到長有TiO₂納米線陣列的基底；

步驟四，將雙氰胺和4,5-二氰基咪唑溶于水中混合均勻，水浴蒸干并研磨成粉狀，然后與長有TiO₂納米線陣列的基底混合并高溫處理，得到CN_x/TiO₂核殼納米線陣列。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述導電基底包括碳布、ITO玻璃或硅片中的一種；

優選地，在步驟一中，浸泡時間為8-14h；

優選地，在步驟一中，所述高溫處理的溫度為450-550℃，高溫處理的時間為20-80min；高溫處理的升溫速率為2-6℃/min；

優選地，在步驟一中，四氯化鈦的正己烷溶液中的所述四氯化鈦與所述正己烷溶液體積比為1:20。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟二中，所述甲苯、所述鈦酸四丁酯、所述濃鹽酸和所述四氯化鈦的體積比為10：(0.5-2)：(0.5-2)：(0.5-2)；

優選地，在步驟二中，所述濃鹽酸的濃度為12mol/L。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟三中，所述水熱反應的反應溫度為160-230℃，反應時間為18-26h；

優選地，在步驟三中，所述高溫處理的溫度為450-600℃，高溫處理的時間為1.5-6h，升溫速率為2-8℃/min；

優選地，所述步驟三中制備得到的長有TiO₂納米線陣列的基底的長度為500nm-1μm，直徑為25-40nm。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟四中，所述雙氰胺與所述4,5-二氰基咪唑的質量比為(30-300)：1。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟四中，所述水浴的溫度為50-150℃；

優選地，所述高溫處理的溫度為450-600℃，高溫處理的時間為2-6h，升溫速率為4-9℃/min。

7.一種CN_x/TiO₂核殼納米線陣列，其特征在于：該CN_x/TiO₂核殼納米線陣列是采用權利要求1-6任一項所述制備方法制備得到的。

8.根據權利要求7所述的CN_x/TiO₂核殼納米線陣列，其特征在于：該CN_x/TiO₂核殼納米線陣列的直徑為45-65nm。

9.權利要求7或8所述的CN_x/TiO₂核殼納米線陣列作為催化劑在光催化反應中的應用，或作為光電轉化器件在太陽能電池、光電柔性器件中的應用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述的CN_x/TiO₂核殼納米線陣列作為催化劑進行光電催化降解亞甲基藍中的應用，該應用包括如下步驟：

以亞甲基藍為目標污染物的溶液，其初始濃度為1.5×10^-5mol/L，黑暗吸附平衡后，以300W Xe燈作為光源，其上裝有420nm的截止濾光片，光源距離反應液面10cm；以所述CN_x/TiO₂核殼納米線陣列為光陽極，通過電化學工作站施加0-2.5V的偏壓對亞甲基藍進行光電催化降解，亞甲基藍的濃度由紫外可見分光光度計檢測；

在光電催化降解過程中，所述溶液處于不斷攪拌的狀態下。