[发明专利]一种二氧化钛光电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电极的制备方法。

背景技术

光激活二氧化钛(TiO₂)半导体价带上的光生空穴，具有很强的氧化能力，可夺取水分子中的电子生成羟基自由基(·OH)，而·OH是水中存在的氧化剂中反应活性最强的，其氧化对象几乎没有选择性，故能使多种难于降解的有机污染物无机化，其中包括脂肪族、芳香族、洗涤剂、染料、农药、除草剂和腐殖质等污染物，以及水中有机“三致物”(致癌、致畸、致突变物质)。TiO₂具有良好的化学和生物学惰性，能确保水质的安全且价廉易得。因此TiO₂光催化氧化作为一种全新的水处理技术已成为当今国内外水深度净化处理领域的研究热点。

1982年，Ward等首次将表面覆盖TiO₂膜的铂电极(TiO₂/Pt)以光电催化氧化法处理有机废水，并发现有机物在光电催化过程中的降解率比其在相应的光催化过程中降解率高。1993年Vinodgopal等研究证实：外加电场能促进光生载流子的分离，使光电流显著提高，因而提高了有机物在光催化过程中的降解效率。利用这种方法对电子、空穴的分离既简单又有效，因此许多研究者认为，利用光电催化氧化来提高光催化的效率是一个很有前途的研究方向。而光电催化氧化技术的核心就是高效二氧化钛光催化电极的制备。

孙海建等在2007年11月出版的第22卷第6期《无机材料学报》上发表了《铈掺杂TiO₂/Ti光电极制备及可见光下光电催化性能的研究》，采用阳极氧化法制备铈掺杂TiO₂/Ti光电极，产品中Ce以Ce³⁺、Ce⁴⁺的形式存在，相对于TiO₂/Ti光电极，所制备的铈掺杂TiO₂/Ti光电极对罗丹明B去除率提高了25.66％。

现有方法制备二氧化钛光电极存在电极表面的催化剂在可见光下催化活性较低、制备工艺复杂等问题。

说明书内容

本发明的目的是为了解决现有方法制备二氧化钛光电极存在电极表面的催化剂在可见光下催化活性较低等问题；而提供了一种微等离子体氧化制备二氧化钛光电极的方法。

本发明微等离子体氧化制备二氧化钛光电极的方法是按下述步骤进行的：二氧化钛光电极的制备方法是按下述步骤进行的：一、先用去污粉粗洗钛板，再用乙醇清洗，然后用丙酮清洗；二、将经步骤一处理后的钛板作为阳极，以不锈钢板作阴极，放入电解质溶液中，保持电流恒定，在电流密度为100mA/cm²、电解质液的温度保持在20～30℃条件下进行微等离子体氧化60min，电解质溶液是硫酸和硝酸铈的水溶液，电解质溶液中H₂SO₄的浓度为0.5mol/L，电解质溶液中Ce(NO₃)₃的浓度为920mg/L；三、将经步骤二处理后的钛板取出用蒸馏水冲洗，再在105±2℃下干燥0.4～0.6h；得到二氧化钛光电极。

本发明使用微等离子体氧化法制备二氧化钛光电极简化了制备工艺，并且制备得催化剂分布均匀。本发明方法制备的光电极在可见光下光催化活性高。在可见光下，本发明制备的光电极光电催化若丹明B的去除率提高了35％以上。本发明方法制备的光电极用于处理水中难降解有机污染物。

附图说明

图1是光电极在可见光下光电催化氧化若丹明B的去除曲线图，图中-△-表示具体实施方式七所制备的光电极在可见光下光电催化氧化若丹明B的去除曲线，-□-表示光电极Ti0₂/Ti在可见光下光电催化氧化若丹明B的去除曲线；图2是具体实施方式七所制备的光电极表面的扫描电子显微镜(SEM)图。

具体实施方式