具有可降解磷系阻垢劑的CuS二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法
【專利摘要】本發明是一種具有可降解磷系阻垢劑的CuS二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法，其特點是，包括:鈦片的前期處理、二氧化鈦納米管的制備和水熱反應等步驟，既充分利用了二氧化鈦納米管的比表面積大，以鈦片為基質比較穩定，又利用了CuS光電轉換能力較強的特點；制備成本低，過程簡單，操作方便；制備的CuS二氧化鈦納米管復合薄膜電極直徑約50nm的管狀結構，且是在鈦箔上直接生長形成納米管薄膜；以鈦箔作為基質，制備的CuS二氧化鈦納米管復合薄膜電極對磷系阻垢劑具有很好的光催化效果；科學合理的利用了光能去催化磷系阻垢劑，無污染，操作簡單可行。
【專利說明】具有可降解磷系阻垢劑的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子復合膜材料【技術領域】，具有可降解磷系阻垢劑的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法。

【背景技術】
[0002]T12是一種性質很穩定無機的半導體材料，無毒無污染，容易獲得且能夠有效去除大氣及水體中的有毒有害物質，而成為解決能源和環境問題的熱點.在太陽能敏化電池和光催化降解方面有很廣泛的應用與其他形態的T12相比，納米管擁有更好的傳輸能力，更高的吸附能力，更大的比表面積，管狀結構有利于光生電子的捕獲。但是由于T12的禁帶寬度是3.2eV (銳鈦礦)，只能吸收λ <387.5nm的光，只在紫外光區有光響應度，這部分光在可見光中大約占5%，因此禁帶寬度太寬極大限制了其在光催化的作用。太陽光能利用率很低，為了更合理的利用太陽光能，嘗試盡量縮短T12的禁帶寬度。另一方面，由于受光激發的電子容易和氧空位復合，量子效率降低。過渡金屬沉積、摻雜非金屬元素等方法被用來縮短T12的禁帶寬度。盡管上述方法可以在一定程度上提高T12的光催化活性，但是有的材料摻雜后不穩定，晶體發生變形，提高了電子和空穴的復合率，從而引起光催化活性的降低。


【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種具有可降解磷系阻垢劑的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法，它具有制備成本低，過程簡單，操作方便；制備的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極直徑50nm的管狀結構，且是在鈦箔上直接生長形成納米管薄膜；以鈦箔作為基質，制備的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極對磷系阻垢劑具有很好的光催化效果；科學合理的利用了光能去催化磷系阻垢劑，無污染，操作簡單可行；制備的CuS 二氧化鈦納米管復合電極可在常溫常壓下完成降解和測量，操作安全可靠，并且比定型的二氧化鈦納米管催化效率提高了 10%。
[0004]本發明的目的是由以下技術方案來實現的:一種具有可降解磷系阻垢劑的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法，其特征是，它包括以下步驟:
1)鈦片的前期處理
以20mmX15mmX0.5mm、純度99.6%的鈦片為陽極材料,經過不同目數的砂紙打磨至鈦片表面無劃痕，依次在去離子水中，丙酮，無水乙醇中超聲震蕩15min，去除鈦片表面的污潰，然后，在HF = HNO3 = H2O=I:4:5的刻蝕液中，化學拋光30s，用大量的水沖洗后烘干；
2)二氧化鈦納米管的制備
30V的直流穩壓條件下，將0.2996g NH4F與95ml乙二醇混合溶解，以銅片為陽極，將鈦片固定在銅片上，石墨片作為陰極，電解8小時得到無定型的T12納米管，無定型的T12納米管在乙二醇中超聲震蕩lmin，用大量水沖洗，烘干，最后將樣品放在450°C馬弗爐中，恒溫I h后自然冷卻至室溫，得到定型的T12納米管，通過陽極氧化法制備二氧化鈦納米陣列；
3)水熱反應
向高壓反應釜中加入 20ml、0.003mol/L 的 CuCl2，再加入 30ml、0.02mol/L 的 Na2S2O3,調節pH=3.0放入烘箱中調至溫度130°C水熱反應15h，得到CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極。
[0005]本發明的具有可降解磷系阻垢劑的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法通過制備CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極，并且是通過直接在鈦基板上生長納米管陣列，通過水熱法將CuS成功負載到二氧化鈦納米管表面，相比于顆粒狀的基質，以鈦板作為基質非常穩定，可重復使用；在自組裝的光催化裝置中降解有機磷，CuS 二氧化鈦納米管復合電極作陽極，鉬片作為對電極，與單一定型膜電極相比，CuS 二氧化鈦納米管復合電極可將磷系阻垢劑催化效率提高到65%，紫外光下的磷系阻垢劑催化效率只有30%，用鈦酸四丁酯制得的顆粒狀的CuS 二氧化鈦納米管復合電極，磷系阻垢劑催化效率的催化效率只有48%，所以本發明制備的CuS 二氧化鈦納米管復合電極具有很強的使用價值。
[0006]本發明與現有技術相比所具有突出的實質性特點和顯著進步體現在:
(1)制備成本低，過程簡單，操作方便；
(2)制備的CuS二氧化鈦納米管復合薄膜電極直徑約50nm的管狀結構，且是在鈦箔上直接生長形成納米管薄膜；
(3)以鈦箔作為基質，
(4)制備的CuS二氧化鈦納米管復合薄膜電極對磷系阻垢劑具有很好的光催化效果；
(5)科學合理的利用了光能去催化磷系阻垢劑，無污染，操作簡單可行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的二氧化鈦納米管的SEM圖；
圖2為本發明的二氧化鈦納米管水熱反應前的TEM圖；
圖3為本發明的二氧化鈦納米管水熱反應后的TEM圖；
圖4為本發明的二氧化鈦納米管的XRD圖。

【具體實施方式】
[0008]下面通過附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0009]參照圖1-圖3，從圖中可以看出T12納米管的形貌較好，由直徑為50nm，高度300nm左右的均勻納米管陣列組成。排列緊密，比表面積比較大，有利于光電子的傳輸。從圖2和圖3可以看出，CuS顆粒分布均勻。
[0010]參照圖4，從圖中分析得出，衍射峰在38.3°，46.2° ,53.2°是鈦的基質峰，銳鈦礦相T12的衍射峰出現在25.1°，37.5°，金紅石相衍射峰出現在54.8°。復合前后特征峰有明顯變化，圖4中b在29.5°出現CuS的衍射峰，說明半導體CuS成功摻雜到二氧化鈦納米陣列中。
[0011]本發明的具有可降解磷系阻垢劑的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法，包括以下步驟: 1)鈦片的前期處理
以20mmX15mmX0.5mm、純度99.6%的鈦片為陽極材料，經過不同目數的砂紙打磨至鈦片表面無劃痕，依次在去離子水中，丙酮，無水乙醇中超聲震蕩15min，去除鈦片表面的污潰，然后，在HF = HNO3 = H2O=I:4:5質量份比的刻蝕液中，化學拋光30s，用大量的水沖洗后烘干；
2)二氧化鈦納米管的制備
30V的直流穩壓條件下，將0.2996g NH4F與95ml乙二醇混合溶解，以銅片為陽極，將鈦片固定在銅片上，石墨片作為陰極，電解8小時得到無定型的T12納米管，無定型的T12納米管在乙二醇中超聲震蕩lmin，用大量水沖洗，烘干，最后將樣品放在450°C馬弗爐中，恒溫I h后自然冷卻至室溫，得到定型的T12納米管，通過陽極氧化法制備二氧化鈦納米陣列；
3)水熱反應
向高壓反應釜中加入 20ml、0.003mol/L 的 CuCl2，再加入 30ml、0.02mol/L 的 Na2S2O3,調節pH=3.0放入烘箱中調至溫度130°C水熱反應15h，得到CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極。
[0012]具體實施例:
以20mmX 15mmX0.5mm純度99.6%的鈦片為陽極材料,經過不同目數的砂紙打磨至鈦片表面無劃痕。依次在去離子水中，丙酮，無水乙醇中超聲震蕩15min，去除鈦片表面的污潰，然后在HF = HNO3 =H2O=I:4:5刻蝕液中化學拋光30s，大量的水沖洗后烘干，30V的直流穩壓條件下，將0.2996g NH4F與95ml乙二醇混合溶解，以銅片為陽極，將鈦片固定在銅片上，石墨片作為陰極，電解8小時得到無定型的T12納米管。無定型的T12納米管在乙二醇中超聲震湯Imin,大量水沖洗,供干。最后將樣品放在450 C馬弗爐中，恒溫I h后自然冷卻至室溫。得到定型的T12納米管。通過陽極氧化法制備二氧化鈦納米陣列。向高壓反應釜中加入 20ml0.003mol/L CuCl2 再加入 30ml 的 0.02mol/L Na2S2O3，調節 ρΗ=3.0 放入烘箱中調至溫度120°C水熱反應15h，得到CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極。
[0013]本發明的【具體實施方式】并非窮舉，本領域技術人員不經過創造性勞動的簡單復制和改進，應屬于本發明權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種具有可降解磷系阻垢劑的CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極的制備方法，其特征是，它包括以下步驟: 鈦片的前期處理 以20mmX15mmX0.5mm、純度99.6%的鈦片為陽極材料，經過不同目數的砂紙打磨至鈦片表面無劃痕，依次在去離子水中，丙酮，無水乙醇中超聲震蕩15min，去除鈦片表面的污潰，然后，在HF = HNO3 = H2O=I:4:5的刻蝕液中，化學拋光30s，用大量的水沖洗后烘干； 2)二氧化鈦納米管的制備 30V的直流穩壓條件下，將0.2996g NH4F與95ml乙二醇混合溶解，以銅片為陽極，將鈦片固定在銅片上，石墨片作為陰極，電解8小時得到無定型的T12納米管，無定型的T12納米管在乙二醇中超聲震蕩lmin，用大量水沖洗，烘干，最后將樣品放在450°C馬弗爐中，恒溫I h后自然冷卻至室溫，得到定型的T12納米管，通過陽極氧化法制備二氧化鈦納米陣列； 3)水熱反應 向高壓反應釜中加入 20ml、0.003mol/L 的 CuCl2，再加入 30ml、0.02mol/L 的 Na2S2O3,調節pH=3.0放入烘箱中調至溫度130°C水熱反應15h，得到CuS 二氧化鈦納米管復合薄膜電極。
【文檔編號】B82Y40/00GK104250828SQ201410449498
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】孫墨杰, 王煥偉 申請人:東北電力大學