[發明專利]一種TIO2

在審

• 申請號: 202210978844.8
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115798936A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 高娟;鄧佳樂;劉美;蔡漢勇;魏萍萍
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 何靜

本發明公開了一種TIO₂/Ag/ZIF?8復合光陽極及其制備方法、應用，屬于光陽極材料領域。該方法包括以下步驟：TiO₂納米棒樣品放入硝酸銀溶液中，紫外光照射，自然干燥，得到TiO₂/Ag樣品；2?甲基咪唑和六水合硝酸鋅粉末加入到甲醇溶液中攪拌，得到混合溶液；將所制得TiO₂/Ag樣品浸入在混合溶液中并超聲處理，所得樣品用甲醇溶液沖洗，自然干燥,得到TiO₂/Ag/ZIF?8納米棒。

技術領域

本發明涉及光陽極材料領域，具體涉及一種TIO₂/Ag/ZIF-8復合光陽極及其制備方法、應用。

背景技術

隨著經濟的不斷進步，環境污染和能源短缺問題更加突出，嚴重影響了人類的生命和健康。本田-藤島效應開啟了光催化研究的新篇章，光催化已廣泛應用于與日常生活密切相關的許多領域，如自清潔材料、空氣凈化和太陽能利用。作為最有前景的光催化劑之一，TiO₂在太陽能電池、環境凈化、電化學儲能、自清潔和防霧涂層中發揮著重要作用。然而，較低的可見光吸收和較高的光生載流子復合率降低了TiO₂的光催化活性和光電化學性能。為了解決這些問題，研究人員使用窄帶隙半導體化合物、貴金屬修飾、鈍化和其他策略來修飾TiO₂。貴金屬納米顆粒具有獨特的表面等離子體共振效應，不僅可以將光利用擴展到可見光區域，還可以有效抑制光生載流子復合，從而提高TiO₂的催化和光電化學性能。其中貴金屬Ag的經濟成本更低而得到了廣泛的研究和應用。但是，不可忽視的是Ag納米粒子的不穩定性導致了TiO₂/Ag結構的不穩定并且Ag修飾TiO₂后，由Ag構成的電子捕獲中心仍然會存在“俘獲/脫俘”的現象，依然會增加電子在傳輸過程中與空穴發生復合的幾率；所以為了提高TiO₂光電轉換性能，不僅要促進光生電子-空穴對分離，還要降低TiO₂表面缺陷，消除寄生電容的影響。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種TIO₂/Ag/ZIF-8復合光陽極及其制備方法、應用。本發明的制備方法中，Ag納米粒子的局域等離子共振效應增加了陽光利用率，TiO₂和ZIF-8之間的N-Ti-O鍵可以促進光生載載流子傳輸，TiO₂/Ag/ZIF-8形成的能帶排列有效抑制了光生載流子的復合。Ag和ZIF-8納米顆粒表現出良好的協同促進效應，有效提高TiO₂納米棒陣列陽極的光催化效率和光電轉化效率。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種復合光陽極的制備方法，包括以下步驟：

TiO2納米棒樣品放入硝酸銀溶液中，紫外光照射，自然干燥，得到TiO2/Ag樣品；

2-甲基咪唑和六水合硝酸鋅粉末加入到甲醇溶液中攪拌，得到混合溶液；將所制得TiO2/Ag樣品浸入在混合溶液中并超聲處理，所得樣品用甲醇溶液沖洗，自然干燥,得到TiO2/Ag/ZIF-8納米棒。

可選地，所述的TiO2納米棒樣品的制備方法包括以下步驟：

將FTO玻璃導電面朝下放入反應釜；將鈦酸四正丁酯、鹽酸和去離子水攪拌后的混合溶液倒入反應釜中反應；

將沉積好TiO2納米棒的基底取出，并使用去離子水依次沖洗干燥，獲得TiO2納米棒樣品。

可選地，所述硝酸銀溶液的溶劑為酒精。

可選地，所述的鈦酸四正丁酯、鹽酸和去水比例為1:30:30。

可選地，在所述的反應釜中，FTO玻璃導電面朝下，所述基底相對于反應釜內膽壁傾斜放置。