[发明专利]一种嵌入型TiO2

说明书

本发明属于光催化薄膜领域，具体涉及一种嵌入型TiO₂空心球/GaN/Ga₂O₃异质结光催化薄膜及其制备方法，包括ITO透明导电玻璃，位于ITO透明导电玻璃上的β‑Ga₂O₃薄膜，位于β‑Ga₂O₃薄膜上的GaN薄膜，β‑Ga₂O₃薄膜与GaN薄膜之间的β‑Ga₂O₃/GaN异质结薄膜，镶嵌于β‑Ga₂O₃/GaN异质结薄膜之间的TiO₂空心球。本发明的光催化薄膜，具有三维空间多相异质结界面结构，包括TiO₂/Ga₂O₃、TiO₂/GaN、GaN/Ga₂O₃以及TiO₂/GaN/Ga₂O₃异质结界面，相互之间具有协同作用，能够高效分离光生载流子，大大提高了材料的光催化性能；降解罗丹明B光催化效率高，多次循环后光催化效率保持恒定，本发明的嵌入型TiO₂空心球/GaN/Ga₂O₃异质结光催化薄膜性能稳定，在光催化降解有机污染物领域具有很大的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化薄膜领域，具体涉及一种嵌入型TiO₂空心球/GaN/Ga₂O₃异质结光催化薄膜及其制备方法。

技术背景

随着现代工业的快速发展，水环境污染问题日益严重，给动植物的生长、繁殖以及人类的身体健康和生存环境带来了严重的威胁。尤其是在纺织印染企业密集地，高消耗、高排放、低效率的状况仍没有得到根本的改善，纺织印染废水是主要污染来源。因此，建立有机染料废水的高效、环保、低成本的处理方法是环保领域的一项重要任务。目前，有机染料废水处理的方法主要有生物法、絮凝法和光催化法。生物法吸附效率低，还处在发展阶段；絮凝法效率高，但投加量多、反应时间长、处理效果差，易产生二次污染；而光催化法可在室温下能将大部分有机污染物彻底降解为二氧化碳和水，清洁环保，效率高，是一种理想的水环境污染治理方法。

β-Ga₂O₃是一种具有深紫外特性的宽禁带半导体材料(Eg＝4.9eV)，其导带电位比GaN、TiO₂导带电位低，而其价带电位比GaN、TiO₂价带电位高，因此，理论上β-Ga₂O₃的还原和氧化性能均优于GaN和TiO₂，在光催化技术中更适于难降解有机污染物的处理。然而，宽带隙和较高的光生载流子复合率限制了β-Ga₂O₃的光催化活性。

如何改善提高β-Ga₂O₃的光催化活性，并使其应用于光催化领域，是亟待研究解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能稳定、易回收、高效催化降解有机污染物的嵌入型TiO₂空心球/GaN/Ga₂O₃异质结光催化薄膜及其制备方法。