專利名稱：超聲輔助TiO₂/Ag₃PO₄復(fù)合納米管陣列材料的電化學(xué)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料光催化應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種超聲輔助TiO2Ag3PO4復(fù)合 納米管陣列材料的電化學(xué)制備方法。
背景技術(shù)：
TiO2納米管陣列越來(lái)越多地被用于太陽(yáng)能利用方面。TiA納米管陣列有著很大 的比表面積，能與固體、液體或者氣體電解質(zhì)有著充分的接觸，并且由于它是均勻有序的結(jié) 構(gòu)，因此光激子在材料內(nèi)的傳輸不會(huì)受到限制，因此，對(duì)太陽(yáng)光的利用率大大提高。盡管如此，TiO2納米管陣列還是有著不足之處。作為一種禁帶寬度為3. 2eV的寬 禁帶半導(dǎo)體，它的太陽(yáng)光利用部分僅限于紫外區(qū)。而在整個(gè)太陽(yáng)能當(dāng)中，紫外部分僅僅占了 太陽(yáng)光譜的2-3%。為了盡可能更多地利用太陽(yáng)光中的波段，人們做了很多的嘗試，比如往 TiO2納米管陣列中摻入一些金屬或者非金屬材料，也有人制備出TiO2與另一些半導(dǎo)體材料 的復(fù)合材料來(lái)拓寬其對(duì)光的吸收波段。最近，Zhiguo Yi等人發(fā)現(xiàn)磷酸銀這種半導(dǎo)體也具有 光催化性能，而且能有效地利用可見光氧化水以及降解有機(jī)物。Ag3PO4的禁帶寬度為2. 4eV 左右，能夠很好得利用可見光部分的太陽(yáng)能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種超聲輔助TiO2Ag3PO4復(fù)合納 米管陣列材料的電化學(xué)制備方法。超聲輔助TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料的電化學(xué)制備方法是將2X5cm2的 TiO2納米管陣列浸泡在電解液A中，并在超聲波清洗器中超聲處理1秒飛0分鐘；立即放入 電解液B中，并作為工作電極進(jìn)行電沉積，電沉積采用傳統(tǒng)的三電極體系，鉬片電極為對(duì)電 極，飽和甘汞電極為參比電極，沉積電壓為0. 6^2. 5V(vs SCE)，沉積時(shí)間為0. 1秒 120分 鐘；然后，將納米管陣列用蒸餾水沖洗，繼續(xù)重復(fù)上述步驟2 200次；最后，將得到的納米管 陣列用蒸餾水沖洗干凈，晾干得到TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料；
所述電解液A含有0. 000Γ0. 5mol/L硝酸銀，0. ΟΟΟΓΟ. 5mol/L磷酸鈉，1% 20%氨水， 0. 1% 20%乙醇。所述電解液B為0. 000Γ0. 5mol/L的磷酸鈉、磷酸一氫鈉、磷酸二氫鈉或硝酸鈉溶液。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是，采用超聲輔助的方式能夠讓沉積Ag3PO4的電解液更好地進(jìn) 入T^2納米管陣列中。另外，采用這種少量多次的方式沉積，也使得Ag3PO4能夠更加均勻 地進(jìn)入納米管進(jìn)行兩種材料的復(fù)合。本法還能根據(jù)浸泡與沉積的時(shí)間，重復(fù)的次數(shù)等條件 來(lái)控制復(fù)合的Ag3PO4的量。


圖ι為TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列的掃描電鏡圖(正面)；圖2為TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列的掃描電鏡圖(側(cè)面)； 圖3為TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列的XRD圖4為可見光照下甲基藍(lán)濃度的變化情況(a 只有亞甲基藍(lán)溶液，b 加入TW2納米管 陣列，c =TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列)，其中A是可將光照下亞甲基藍(lán)相對(duì)濃度的變化情 況，B為可見光照下亞甲基藍(lán)濃度In(CcZC)與時(shí)間的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明首次提出將TW2和Ag3PO4兩種半導(dǎo)體材料進(jìn)行復(fù)合，來(lái)測(cè)試其光學(xué)方面的性 能。在超聲輔助下采用多次反復(fù)浸泡、電沉積的方式將Ag3PO4晶體沉積到TiA納米管陣列 中，成功制備得到了 TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料。經(jīng)過(guò)測(cè)試證明，采用超聲輔助電化 學(xué)法得到的TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料具有很好的光催化性能。實(shí)施例1
將2X5cm2的TiA納米管陣列浸泡在電解液A中，并在超聲波清洗器中超聲處理60分 鐘；處理完的TW2納米管陣列立即放入電解液B中，并作為工作電極進(jìn)行電沉積，電沉積采 用傳統(tǒng)的三電極體系，鉬片電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，沉積電壓為0. 6V(vs SCE)，沉積時(shí)間為120分鐘；然后，將納米管陣列用蒸餾水沖洗，繼續(xù)重復(fù)上述步驟2次；最 后，將得到的納米管陣列用蒸餾水沖洗干凈，晾干得到Ti02/A&P04復(fù)合納米管陣列材料； 其中電解液A含有0. 0001mol/L硝酸銀，0. 0001mol/L磷酸鈉，1%氨水，0. 1%乙醇。電解液 B為0. 0001mol/L的磷酸鈉溶液。TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列的掃描電鏡圖(正面)見圖1，尺寸為IOnm左右的 Ag3PO4在TW2納米管口上清晰可見。實(shí)施例2
將2X5cm2的TW2納米管陣列浸泡在電解液A中，并在超聲波清洗器中超聲處理1 秒；處理完的TW2納米管陣列立即放入電解液B中，并作為工作電極進(jìn)行電沉積，電沉積采 用傳統(tǒng)的三電極體系，鉬片電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，沉積電壓為2. 5V(vs SCE)，沉積時(shí)間為0. 1秒；然后，將納米管陣列用蒸餾水沖洗，繼續(xù)重復(fù)上述步驟200次；最 后，將得到的納米管陣列用蒸餾水沖洗干凈，晾干得到Ti02/A&P04復(fù)合納米管陣列材料； 電解液A含有0. 5mol/L硝酸銀，0. 5mol/L磷酸鈉，20%氨水，20%乙醇；電解液B為0. 5mol/ L的磷酸一氫鈉溶液。TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列的掃描電鏡圖(側(cè)面)見圖2，Ag3PO4在TW2納米管 的內(nèi)壁和管底都有均勻沉積。實(shí)施例3
將2X5cm2的TW2納米管陣列浸泡在電解液A中，并在超聲波清洗器中超聲處理10分 鐘；處理完的TW2納米管陣列立即放入電解液B中，并作為工作電極進(jìn)行電沉積，電沉積采 用傳統(tǒng)的三電極體系，鉬片電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，沉積電壓為1.4V(vs SCE)，沉積時(shí)間為60分鐘；然后，將納米管陣列用蒸餾水沖洗，繼續(xù)重復(fù)上述步驟50次；最 后，將得到的納米管陣列用蒸餾水沖洗干凈，晾干得到Ti02/A&P04復(fù)合納米管陣列材料； 其中電解液A含有0. 05mol/L硝酸銀，0. 05mol/L磷酸鈉，10%氨水，10%乙醇；電解液B為 0. 05mol/L的磷酸二氫鈉溶液。TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列的XRD結(jié)果見圖3，表明本法制得樣品中有TiO2和Ag3PO4 存在。實(shí)施例4
將2X5cm2的TW2納米管陣列浸泡在電解液A中，并在超聲波清洗器中超聲處理30分 鐘；處理完的TW2納米管陣列立即放入電解液B中，并作為工作電極進(jìn)行電沉積，電沉積采 用傳統(tǒng)的三電極體系，鉬片電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，沉積電壓為2. OV(vs SCE)，沉積時(shí)間為30分鐘；然后，將納米管陣列用蒸餾水沖洗，繼續(xù)重復(fù)上述步驟100次； 最后，將得到的納米管陣列用蒸餾水沖洗干凈，晾干得到TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料； 其中電解液A含有0. 005mol/L硝酸銀，0. 005mol/L磷酸鈉，5%氨水，5%乙醇；電解液B為 0. 005mol/L的硝酸鈉溶液?？梢姽庹障录谆{(lán)濃度的變化情況見圖4 (a 只有亞甲基藍(lán)溶液，b 加入TW2納 米管陣列，C =TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列)。圖中A是可將光照下亞甲基藍(lán)相對(duì)濃度的變 化情況，B為可見光照下亞甲基藍(lán)濃度In(CcZC)與時(shí)間的關(guān)系圖。由圖可知該材料在可見 光下有很好的光催化降解有機(jī)物的性能。
權(quán)利要求
1.一種超聲輔助TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于 將2X5cm2的TW2納米管陣列浸泡在電解液A中，并在超聲波清洗器中超聲處理1秒飛0 分鐘；立即放入電解液B中，并作為工作電極進(jìn)行電沉積，電沉積采用傳統(tǒng)的三電極體系， 鉬片電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，沉積電壓為0. 6^2. 5V(vs SCE)，沉積時(shí)間為 0. 1秒 120分鐘；然后，將納米管陣列用蒸餾水沖洗，繼續(xù)重復(fù)上述步驟纊200次；最后，將 得到的納米管陣列用蒸餾水沖洗干凈，晾干得到TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料的電化學(xué)制備 方法，其特征在于所述電解液A含有0. 000Γ0. 5mol/L硝酸銀，0. ΟΟΟΓΟ. 5mol/L磷酸鈉， 1% 20%氨水，0. 1% 20%乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助TiO2Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料的電化學(xué)制備方 法，其特征在于所述電解液B為0. 000Γ0. 5mol/L的磷酸鈉、磷酸一氫鈉、磷酸二氫鈉或硝 酸鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超聲輔助TiO2/Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料的電化學(xué)制備方法。它將2×5cm2的TiO2納米管陣列浸泡在電解液A中，并在超聲波清洗器中超聲處理1秒~60分鐘；立即放入電解液B中，并作為工作電極進(jìn)行電沉積，電沉積采用傳統(tǒng)的三電極體系，鉑片電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，沉積電壓為0.6~2.5V(vsSCE)，沉積時(shí)間為0.1秒~120分鐘；然后，將納米管陣列用蒸餾水沖洗，繼續(xù)重復(fù)上述步驟2~200次；最后，將得到的納米管陣列用蒸餾水沖洗干凈，晾干得到TiO2/Ag3PO4復(fù)合納米管陣列材料。本發(fā)明能解決現(xiàn)有半導(dǎo)體材料TiO2納米管陣列的光催化性能的不足，能將光吸收利用的波段拓寬至可見光區(qū)域；材料復(fù)合均勻、制備方法簡(jiǎn)單，過(guò)程可控等。
文檔編號(hào)C25D5/50GK102140660SQ20111002059
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者劉潤(rùn), 徐鑄德, 王輝, 陳科立 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)