[發(fā)明專利]一種復(fù)合型二氧化鈦介孔薄膜電極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010430042.4
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111564325B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊幫云;李靜靜;彭銀錠;樊婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): H01G11/46
• 分類號(hào): H01G11/46;H01G11/86;H01G11/30
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發(fā)明公開(kāi)一種復(fù)合型二氧化鈦介孔薄膜電極材料及其制備方法，制備方法包括：向鹽酸溶液中添加鈦源和銻源化合物，攪拌混合后在水熱反應(yīng)得前驅(qū)體溶液，將溶液進(jìn)行噴霧干燥、高溫煅燒得介孔空心球狀銻摻雜二氧化鈦復(fù)合材料；置于鹽酸溶液中，超聲分散，攪拌條件下加入吡咯單體，攪拌均勻后逐滴滴加氧化劑，反應(yīng)完成后靜置，過(guò)濾、烘干，得聚吡咯@銻/二氧化鈦復(fù)合材料；將制得的聚吡咯@銻/二氧化鈦復(fù)合材料與聚偏氟乙烯均勻混合，加入1?甲基?2?吡硌烷酮調(diào)成漿料，均勻地涂覆于導(dǎo)電基底上，干燥后進(jìn)行煅燒處理，得到所述的薄膜電極材料。本發(fā)明制備的復(fù)合薄膜材料顯著提高了二氧化鈦電極材料的光電性能，且結(jié)構(gòu)緊密，性能穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電轉(zhuǎn)化、光電池或薄膜電池領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合型二氧化鈦介孔薄膜電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N半導(dǎo)體材料，近年來(lái)，作為一種有希望的超級(jí)電容器電極材料而受到廣泛關(guān)注，然而TiO₂帶隙能較大，光生載流子的復(fù)合率高，太陽(yáng)能的利用率低，量子效率低，因此需要通過(guò)改性來(lái)提高基于TiO₂電極的可見(jiàn)光的利用率和減少電子-空穴對(duì)的復(fù)合幾率。目前具體改性方法有離子摻雜、貴金屬沉積、半導(dǎo)體復(fù)合、有機(jī)染料改性等方法。金屬離子摻雜和重金屬沉積雖然可以改善TiO₂在可見(jiàn)光下的活性，但由于金屬離子容易形成電子-空穴的復(fù)合中心，需精確控制摻雜濃度，濃度過(guò)高，極易產(chǎn)生金屬簇，阻塞TiO₂表面，使TiO₂在紫外光下的活性下降或者可見(jiàn)光下的活性遠(yuǎn)低于紫外光下的活性；同時(shí)金屬摻雜成本較高且使TiO₂的穩(wěn)定性變差。半導(dǎo)體復(fù)合材料的穩(wěn)定性和使用壽命往往不盡人意，而有機(jī)染料大多數(shù)具有毒性，并且容易污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種復(fù)合型二氧化鈦介孔薄膜電極材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種復(fù)合型二氧化鈦介孔薄膜電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)向鹽酸溶液中添加鈦源和銻源化合物，攪拌混合后在160-180℃條件下水熱反應(yīng)4-6h得前驅(qū)體溶液，將溶液進(jìn)行噴霧干燥、高溫煅燒得介孔空心球狀銻摻雜二氧化鈦復(fù)合材料；

(2)將步驟(1)制備的銻摻雜二氧化鈦復(fù)合材料置于鹽酸溶液中，超聲分散，攪拌條件下加入吡咯單體，攪拌均勻后逐滴滴加氧化劑，反應(yīng)完成后靜置，過(guò)濾、烘干，得聚吡咯@銻/二氧化鈦復(fù)合材料；

(3)將步驟(2)制得的聚吡咯@銻/二氧化鈦復(fù)合材料與聚偏氟乙烯均勻混合，加入1-甲基-2-吡硌烷酮調(diào)成漿料，均勻地涂覆于導(dǎo)電基底上，干燥后進(jìn)行煅燒處理，得到所述的薄膜電極材料。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中鈦源為鈦酸異丙酯或鈦酸正丁酯，所述銻源為三氯化銻，鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度為3-5mol/L，所述鈦源和銻源的摩爾比為(5-8)∶1，銻源物質(zhì)的量濃度為3-5mmol/L。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中所述的高溫煅燒溫度300-500℃，煅燒時(shí)間2-5h，煅燒升溫速率為5-10℃/min。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中，鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度為1-2mol/L，滴加氧化劑過(guò)程在0℃的冰浴條件下完成，吡咯單體溶液的濃度為0.05-0.2mol/L，氧化劑與吡咯單體的摩爾比為(0.5-1.2)∶1，吡咯單體和銻摻雜二氧化鈦摩爾比例為(1-2)∶(4-1)。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中氧化劑為三氯化鐵、過(guò)硫酸鉀或者過(guò)硫酸銨。

優(yōu)選的，步驟(2)所述反應(yīng)時(shí)間24h，烘干溫度40-60℃，干燥時(shí)間12-24h。

優(yōu)選的，步驟(3)所述聚吡咯@銻/二氧化鈦納米粉末與聚偏氟乙烯、1-甲基-2-吡硌烷酮的質(zhì)量比為1：(0.2～0.5)：(1～3)。