[发明专利]金属氧化物修饰的纳米TiO2薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米TiO₂薄膜材料，尤其是一种金属氧化物修饰纳米TiO₂薄膜材料的制备方法。

背景技术

在众多的半导体光催化剂中，TiO₂因其氧化能力强、化学稳定性好、催化活性高、无毒等优势处于光催化研究中的核心地位，作为半导体材料的纳米二氧化钛因其自身的无毒、价廉、高活性和高稳定性等特质被人们广泛应用于自清洁、环境污染治理等领域。但现阶段制备纳米TiO₂的方法普遍存在成本高、过程不易控制、所得产品仍以不利回收、易流失的颗粒状粉末为主等缺陷。无法满足人们对于高质量TiO₂光催化剂的实际需求。目前，以薄膜形式存在的纳米TiO₂光催化剂已经逐渐取代颗粒状纳米TiO₂而成为人们先阶段研究的重点，薄膜态相比于颗粒态，结合牢固，不存在流失等问题，但在催化活性上逊色于颗粒态纳米TiO₂（薄膜附着的同时降低了比表面积也就减少了反应面积）。翟玉春等在《硝酸镧处理对微弧氧化二氧化钛膜光催化性能的影响》（《中国稀土学报》，2005年23卷第4期，434-437页）中提到所制备的TiO₂膜的光催化降解率最高为34.8%。

发明内容

为解决微弧氧化技术中存在的上述不足，本发明提供了一种纳米TiO₂薄膜材料的制备方法，通过离子浸渍法所制备的TiO₂薄膜的光催化降解率接近60%，大幅提高了TiO₂薄膜光催化降解的效率。

本发明采用的技术方案如下：

金属氧化物修饰的纳米TiO₂薄膜的制备方法，包括如下步骤：（1）将纯钛片制备成25mm×15mm×2mm的长方形薄片，（2）对钛片进行预处理，包括：砂纸打磨、除油、盐酸液漂洗、超声波去离子水清洗和真空干燥，（3）将预处理后的钛片表面用加热后粘稠的聚乙烯醇分别涂上2-20mmol需要掺杂的金属氧化物，烘干后直接将钛片安置在微弧氧化设备上进行微弧氧化，其中钛片作阳极浸在处理液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，实验参数为：电压420V，制备时间30min，磷酸盐电解液体系中Na₃PO₄浓度为10g/L，NaF浓度为1g/L，电解温度控制在35℃以下，（4）将制备好的纳米TiO₂薄膜进行去离子水漂洗和干燥。

所述金属氧化物为：氧化锌、五氧化二钒、氧化银、氧化铈、氧化镧、氧化镝或氧化铅中的一种或几种。

本发明的有益效果主要体现在：（1）制备的纳米TiO₂薄膜的光催化降解率高；（2）反应过程容易控制；（3）原料廉价、普通，工艺简单、成本低，利于工业化生产。

附图说明

图1是氧化铈修饰的纳米TiO₂薄膜的XRD衍射图谱。

图2是氧化铈电解修饰后纳米TiO₂薄膜的SEM照片。

图3是氧化铈电解修饰后纳米TiO₂薄膜的EDS能谱图。

图4是金属氧化物电解修饰后纳米TiO₂薄膜对亚甲基蓝光催化脱色的影响图。

具体实施方式

下面结合具体方式对本发明进行进一步描述：

实施例1：

原材料：25mm×15mm×2mm的长方形纯钛片，10g/L的Na₃PO₄溶液，1g/L的NaF溶液，5mmol五氧化二钒。

步骤：将预处理后的钛片表面用加热后粘稠的聚乙烯醇涂上5mmol五氧化二钒，烘干后直接将试样安置在微弧氧化设备上进行微弧氧化（实验参数为：电压420V，制备时间30min，磷酸盐电解液体系中Na₃PO₄浓度为10g/L，NaF浓度为1g/L，电解温度控制在35℃以下），最后将制备好的纳米TiO₂薄膜进行去离子水漂洗、干燥。

实施例2：

原材料：25mm×15mm×2mm的长方形纯钛片，10g/L的Na₃PO₄溶液，1g/L的NaF溶液，20mmol氧化银。