[發(fā)明專利]一種新型高催化活性光電極的制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011151642.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN112266055A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐邁;王鳳武;張媛;方文彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮南師范學(xué)院
• 主分類號(hào): C02F1/461
• 分類號(hào): C02F1/461;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 廣東有知貓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44681
• 代理人: 肖林

本發(fā)明涉及一種新型高催化活性光電極的制備方法及應(yīng)用，包括以下步驟：步驟1，對(duì)鈦片進(jìn)行預(yù)處理；步驟2，采用陽極氧化法制備無定型TiO₂NTs；步驟3，通過將CuS納米空心球負(fù)載到黑色TiO₂NTAs，制得黑色CuS?TiO₂NTAs，然后采用層層自組裝法將ZIF?8顆粒負(fù)載到黑色CuS?TiO₂NTAs，制備黑色CuS?ZIF?8?TiO₂NTAs光電極，本發(fā)明提供的一種新型高催化活性光電極的制備方法及應(yīng)用所得的產(chǎn)品比表面積大，可以提供更多的催化活性位點(diǎn)，此外，黑色CuS?ZIF?8?TiO₂NTAs可以結(jié)合光催化和電催化兩者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)二者的協(xié)同作用，通過研究黑色CuS?ZIF?8?TiO₂NTAs對(duì)羅丹明B溶液的光電催化降解實(shí)驗(yàn)，黑色CuS?ZIF?8?TiO₂NTAs對(duì)羅丹明B的降解效率達(dá)到了98.1％，礦化效率為82％，催化過程穩(wěn)定性好，光電催化性能高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電催化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種新型高催化活性光電極的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

光電催化指的是在添加光照和合適的偏電壓條件下，通過選擇半導(dǎo)體光電極(或粉末)材料和(或)改變電極的表面狀態(tài)(表面處理或表面修飾催化劑)來加速光電化學(xué)反應(yīng)的作用，光電催化技術(shù)具有能耗小，降解完全，不會(huì)造成二次污染的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光電催化有機(jī)染料廢水等領(lǐng)域，光電催化技術(shù)結(jié)合了光催化和電催化兩者的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)二者的協(xié)同作用，進(jìn)而提高催化降解的效率。

有機(jī)染料廢水是世界公認(rèn)的主要工業(yè)污染源之一，常常含有難降解的有毒有機(jī)污染物，對(duì)生態(tài)環(huán)境和飲用水造成了極大的危害，RhB是紡織工業(yè)中最常用的染料之一，其水溶液排放到環(huán)境中會(huì)對(duì)水生動(dòng)植物產(chǎn)生有害影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)人體的健康產(chǎn)生影響，此外，羅丹明B具有較高的難降解性和易累積等特點(diǎn)，因此探究一種高效降解羅丹明B的方法，一直以來是專家學(xué)者們研究的一個(gè)熱門課題。

TiO₂以物質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定、安全無毒、抗光腐蝕性能強(qiáng)以及價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，成為最熱門的的納米光催化劑材料之一，被廣泛應(yīng)用于光催化技術(shù)領(lǐng)域，為了進(jìn)一步提高TiO₂的光催化活性，人們對(duì)TiO₂進(jìn)行了不同種類的金屬摻雜，但是現(xiàn)有的各種TiO₂的光催化劑的禁帶寬度大(3.2eV)，不能很好的利用太陽光，而且，大多采用光催化單一的催化降解方式，催化效率低，礦化效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種新型高催化活性光電極的制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，各種TiO₂的光催化劑的禁帶寬度大，而且，大多采用光催化單一的催化降解方式，催化效率低，礦化效率低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種新型高催化活性光電極的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)，鈦片的預(yù)處理：

將鈦金屬片剪切成鈦片，將剪切好的鈦片放在拋光機(jī)上用600目的砂紙充分打磨至表面平整，再將打磨好的鈦片用4000目的拋光膏進(jìn)行拋光至表面光滑，然后將拋光好的鈦片在超聲條件下依次用無水乙醇、丙酮和去離子水各清洗十分鐘，緊接著將清洗干凈后的鈦片放入100ml乙二醇、氫氟酸和去離子水的混合溶液中腐蝕一段時(shí)間后，再放入無水乙醇中超聲處理掉殘留的腐蝕液，最后放入乙醇中儲(chǔ)存?zhèn)溆茫?/p>

步驟(2)，二氧化鈦納米管的制備：