[發明專利]一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法

有效

• 申請號: 202011005102.4
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112642464B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 余巖;張凱利;孫亞男;周樂樂;潘宮潔;陳藝文;胡金星;陳慧
• 申請（專利權）人: 寧波大學科學技術學院
• 主分類號: B01J29/04
• 分類號: B01J29/04;B01J31/02;B01J21/06;B01J37/34;B01J37/08;B01J37/10;C02F1/30;C02F1/28;C01B37/00;C01B39/00;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 劉元慧

1.一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟A:TiO₂納米管光電極制備：

A1）將Ti片放入由硝酸-氫氟酸-去離子水的混合洗液中對Ti片表面進行化學拋光；

A2）將拋光后的Ti片從混合洗液中取出，依次在丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗，在空氣中自然干燥；

A3）以甘油-氟化銨-水為陽極氧化溶液利用陽極氧化法在Ti片上制備出大面積有序的TiO₂納米管結構；

A4）將陽極氧化后的電極置于馬弗爐中煅燒，再進行電化學還原制備Ti³⁺自摻雜的TiO₂納米管電極；

步驟B：功能化介孔分子篩/TiO₂納米管復合光電極制備：

B1）介孔分子篩的制備：制得乳白色固液混合物；

B2）介孔分子篩的改性：往制得的乳白色固液混合物中分別加入3-氨丙基三乙基硅烷和丁二酸酐改性劑，攪拌溶解后；制得改性后的介孔分子篩；

B3）復合光電極制備：將上述溶液倒入反應釜中，將已經制備好的三維TiO₂納米管電極片豎著插入溶液中，把反應釜放入100℃烘箱中烘48h；接著取出三維TiO₂納米管電極片放入坩堝中，將坩堝放到500℃的馬弗爐中，經24h后關閉電源，待自然冷卻到室溫；混合液倒入聚四氟乙烯內襯的反應釜，將TiO₂納米管傾斜放置于水熱釜底部晶化，待反應釜晾至室溫，將所得氨基化和羧基化SBA-15/TiO₂納米管復合光電材料清洗后干燥，使用前活化。

2.如權利要求1所述的一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，其特征在于步驟A1）中硝酸-氫氟酸-去離子水的混合洗液按體積比4:1:5配成。

3.如權利要求1所述的一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，其特征在于步驟A3）中陽極氧化溶液由甘油、水、氟化銨組成，陽極氧化法采用兩電極體系，其中Ti為工作電極，鉑片為對電極。

4.如權利要求1所述的一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，其特征在于步驟B中介孔分子篩SBA-15替換為MCM-41。

5.如權利要求4所述的一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，其特征在于介孔分子篩SBA-15的制備方法為：稱取2g三嵌段共聚物、60mL 2moL L^-1的鹽酸、15mL去離子水，將其放入100mL燒杯中震蕩溶解；隨后加入4.56mL正硅酸四乙酯，將燒杯放在40℃水浴鍋中加熱24 h最終得到乳白色固液混合物。

6.如權利要求4所述的一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，其特征在于介孔分子篩MCM-41的制備方法為：稱取3g十六烷基三甲基溴化銨和1.5gNaOH，溶于去離子水中，磁力攪拌；隨后加入5.8mL正硅酸四乙酯，將燒杯放在40℃水浴鍋中加熱24h最終得到乳白色固液混合物。

7.如權利要求1所述的一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，其特征在于步驟B2）中3-氨丙基三乙基硅烷的加入量為20mg，丁二酸酐改性劑的加入量為6mg。