[发明专利]一种石墨烯敏化CdSe/TiO2纳米管复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米管复合膜，尤其是涉及一种石墨烯敏化的CdSe/TiO₂纳米管复合膜的制备方法。

背景技术

TiO₂因自身优异的化学性质和光电化学性能，在对金属的保护方面它的制备已引起极大的关注。基本原理为：光照条件下，TiO₂受到激发并产生光生电子，光生电子从TiO₂表面传递给金属，使得金属的电位负移，并低于它的自腐蚀电位，从而对金属起到保护作用。与传统的阴极保护方法相比，这种技术利用TiO₂的光电效应，不需要牺牲阳极，也不需要消耗电能，成本更低，显示出诱人的应用前景。但是，TiO₂在实际应用过程中存在一些技术难题：(1)光照时，受TiO₂宽禁带(3.2eV)的限制，只能吸收波长小于380nm的紫外光，大部分的可见光都不能被有效地利用，光电效率低。(2)光照后转为暗态时，产生的光生电子-空穴对复合快，不能对金属提供长时间的阴极保护。

与窄禁带的半导体耦合(如CdSe，CdS和CdTe等)，是提高TiO₂可见光响应的最有效方法之一。其中CdSe的禁带宽度为1.6-1.8eV，能够吸收可见光，在与TiO₂耦合时，光生电子可以由CdSe的导带传递到TiO₂的导带。Robel等的研究表明CdSe/TiO₂复合材料在光电化学池中作为光阳极时，光生载流子的产生效率可达到12％(Robel I,Subramanian V,et al.,Quantum dot solar cells.Harvesting light energy with CdSe nanocrystals molecularly linked to mesoscopic TiO₂films,Journal of the American Chemical Society,2006,128:2385-2393)。

石墨烯因其自身优异的电子转移和空穴分离能力，已经受到特别的关注。石墨烯具有良好的导电能力存在两个方面的原因。一是由于石墨烯是零禁带的理想导体，使得石墨烯膜中载流子具有很高的可移动性。二是由于石墨烯是单层的二维结构，具有很大的表面积，可以作为良好的电子受体。因此，石墨烯常被用来对TiO₂进行改性。Guo等研究表明引入石墨烯后的TiO₂膜可以减少光生电子空穴对的复合，提高TiO₂对304不锈钢的保护效果(Guo X Q,Liu W,et al.,Graphene incorporated nanocrystalline TiO₂films for the photocathodic protection of304stainless steel,Applied Surface Science,2013,283:498-504)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯敏化的CdSe/TiO₂纳米管复合膜的制备方法。

为实现上述目的本发明采用的技术方案为：

一种石墨烯敏化CdSe/TiO₂纳米管复合膜的制备方法，

1)在去离子水中加入氢氟酸，以铂作对电极，对预处理的钛基体试样进行阳极氧化，氧化后煅烧，随炉冷却至室温；

2)采用循环伏安沉积方法对上述氧化后的钛基体试样表面沉积石墨烯量子点，得石墨烯/TiO₂纳米管复合膜；

3)采用循环伏安沉积方法对上述石墨烯/TiO₂纳米管复合膜表面沉积CdSe量子点，而后煅烧，随炉冷却至室温，得到石墨烯敏化的CdSe/TiO₂纳米管复合膜。

所述步骤1)预处理的钛基体试样为以钛箔作为基体，钛箔的Ti含量可为99.9％，将钛基体表面经400～1500号砂纸逐级打磨后，先后在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声波清洗8～15min，即得到预处理后得钛基体试样。

所述基体的厚度为0.1～0.5mm；所述基体可为长方体，长度可为15～35mm，宽度可为10～25mm。

所述步骤1)在去离子水中加入氢氟酸，氢氟酸溶液的质量分数为1％，而后以铂作对电极，对预处理的钛基体试样进行阳极氧化，氧化后在450～500℃下煅烧1.5～2.0h，随后冷却至室温；