[发明专利]一种钛酸钡/二氧化钛纳米复合薄膜材料的制备方法

说明书

本发明属于纳米材料制备、光电转换和腐蚀与保护技术领域，具体涉及了一种BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜光生阴极保护材料及其制备方法和应用。所述方法包括：(1)试样前处理；(2)阳极氧化法在钛箔表面制备TiO₂纳米管；(3)微波水热法制备BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜材料。本发明采用微波水热法制备BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜材料，与传统水热法制备复合薄膜材料相比，具有热能利用率高、加热均匀、加热速率快、反应过程温和等优点，可以在较短时间、较低温度下制备出高纯度、细晶粒、分布均匀的BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜材料；制备所得BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜材料应用于光生阴极保护领域，表现出优异的光生阴极保护性能。

技术领域

本发明属于纳米材料制备、光电转换和腐蚀与保护技术领域，具体涉及了一种BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，人们从光催化原理得到启发，开始将一些具有光电转换功能的材料用于阴极保护领域，从而产生了一种有别于传统方式的阴极保护技术-光生阴极保护技术。传统的阴极防护技术通常采用外接电源或牺牲阳极的方式达到保护阴极的作用，而光生阴极保护技术通过光照产生的光电子使被保护金属的腐蚀电位负移，从而实现阴极保护，是一种无损的防护技术，节约了资源和能源。在众多具有光电转换功能的材料中，TiO₂价格低廉、使用寿命长、环境友好、化学性质稳定，在光照尤其紫外光照射时具有良好的光电效应。但TiO₂被激发后光电子-空穴对容易复合，使阴极保护效果大为减弱。BaTiO₃作为一种n型半导体，导带和价带都比TiO₂高，和TiO₂复合，可有效减缓光电子-空穴对的复合几率，提高光电转换效率。

以水热法将半导体等材料与TiO₂复合是一种常见的制备复合材料的方法，但传统水热法制备BaTiO₃/TiO₂复合材料所需反应周期较长、能源利用率不高、产物晶粒较为粗大，因此，采用新的制备技术合成BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，目的在于提供一种BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜材料的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种BaTiO₃/TiO₂纳米复合薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)试样前处理：将钛箔进行超声清洗去除表面附着物，随后浸入化学抛光液中进行抛光处理去除表面氧化层，最后冷风吹干并干燥；

(2)阳极氧化法在钛箔表面制备TiO₂纳米管：以铂片为阴极、钛箔为阳极在10～40V氧化电压下进行阳极氧化反应；反应结束后，用大量去离子水冲洗钛箔，随后将钛箔在空气中晾干，得到表面生长有TiO₂纳米管的钛箔；