[发明专利]一种D35-TiO2

说明书

本发明涉及化学材料领域与污染物处理领域，具体公开了一种D35‑TiO₂纳米晶薄膜及其制备方法与应用。所述制备方法为：用喷雾热解法在预清洗的FTO玻璃基板上沉积致密的结晶TiO₂空穴阻隔层，之后将TiO₂纳米颗粒重复加载其上并烧结，得到介孔TiO₂纳米晶薄膜，最后将介孔TiO₂纳米晶薄膜加入D35染料溶液中敏化，冲洗干燥即得。本发明通过对关键工艺的核心参数进行限定，显著提高了D35‑TiO₂纳米晶薄膜的制备成功率，并有效提高了其在光电催化降解中对BPA的降解效率。

技术领域

本发明涉及化学材料领域与污染物处理领域，具体地说，涉及一种用于光催化降解污染物的染料敏化二氧化钛纳米薄膜材料。

背景技术

内分泌干扰物(EDCs)污染最近引起了公众的广泛关注。双酚A(BPA)是EDCs的典型代表，是广泛用作制造环氧树脂和聚碳酸酯塑料的原料。目前，据报道BPA从聚碳酸酯婴儿奶瓶，饮用水箱和可重复使用的容器中都有浸出，说明它已经普遍存在于水生环境中。

二氧化钛(TiO₂)光催化反应可有效去除顽固化合物，并且由于TiO₂具有高的光催化活性，化学稳定性，无毒性和低成本而常用于废水净化。但是，TiO₂带隙较宽(3.2eV)，只能吸收紫外光。然而，紫外光子通量仅占整个太阳光谱的3％-5％，人工紫外光的使用会消耗大量的能量，经济成本高昂。另外，注入TiO₂导带(CB)的电子很容易与其价带(VB)中留下的空穴重新结合，从而降低光催化效率。上述问题限制了纯TiO₂光催化的实际应用。

近年来，染料敏化已经成功的应用于太阳能电池中，也已应用于水分解和污染物的分解中。敏化剂是染料敏化中的关键部分，其影响可见光吸收、光催化性能和稳定性。使用曙红Y，罗丹明B和赤藓红敏化P25TiO₂，降解2，4-二氯苯酚。尽管这种光催化剂能够降解有机污染物，但它们表现出低的光转换效率和不足的稳定性。过渡金属基染料，如钌Ru(Ⅱ)或铱Ir(III)配合物，由于其光吸收范围广，稳定性高而受到广泛关注。然而，它们的合成成本高，并且它们的生态毒性也不容忽视。有机染料，如卟啉和酞菁，具有很高的消光系数和化学稳定性。由于其稳定和可调的物理化学性质，许多研究人员将它们用于水处理。近年来，Hagfeldt开发的D35有机染料由于光吸收范围广，摩尔消光系数高，稳定性好，在染料敏化太阳能电池(DSC)中表现出优异的光伏性能。

在染料敏化光催化中，大多数研究集中在悬浮系统上以便于合成。然而，悬浮反应系统存在四个典型缺点：1)光诱导电荷载体的快速复合；2)纳米颗粒团聚严重，降低表面积且抑制光催化剂的催化活性；3)纳米颗粒光催化剂从溶液中分离的过程复杂且易造成二次污染；4)材料回收问题限制了其实际应用。

因此，需要开发一种制备方法更为简单，且对微污染物降解速率更高、稳定性更好、且方便回收重复利用的染料敏化光催化材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种D35-TiO₂纳米晶薄膜及其制备方法与应用。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种D35-TiO₂纳米晶薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：在550℃的热台上，用喷雾热解法在预清洗的FTO玻璃基板(Pilkingto公司，薄膜电阻15欧姆，厚度2.3毫米，高透射率)上沉积形成致密的结晶TiO₂空穴阻隔层；