[实用新型]一种纳米管薄膜光电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体光电催化技术领域，尤其是一种纳米管薄膜光电极。

背景技术

近年来，半导体纳米材料光催化的研究得到了广泛的关注。尤其在环境污染控制领域，由于纳米二氧化钛对诸多环境污染物有显著的光催化降解作用，光催化己发展成为新型的环境污染治理技术。而作为光催化技术的核心，二氧化钛具有催化活性高、性质稳定耐腐蚀和无毒等优点。但在应用中也存在着一些问题，比如其只能吸收波长小于387纳米的光，无法利用占太阳光主要能量的可见光部分，光电转化效率不高，以及催化剂使用中的固定化问题。如何在催化剂固定化的同时，尽可能的提高其光催化活性，以及将其光响应拓展到可见光范围以期更加充分的利用太阳能，一直是光电催化领域的重要研究内容。

发明内容

本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种具有高可见光响应的纳米管薄膜光电极。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种纳米管薄膜光电极，包括钛片基底，钛片基底上设有原位生长的钕、氟掺杂二氧化钛纳米管薄膜层。

作为优选，所述纳米管管长为323-1000纳米，管径为35-175纳米。

实用新型有益的效果是：一、采用阳极氧化法制备非金属氟、稀土钕共掺杂二氧化钛纳米管薄膜，工艺简单，成本低，易于控制；二、纳米管的结构具有较高的活性比表面积，能够有效的提高光电转化效率；三、非金属氟、稀土钕共掺杂的样品具有很高的可见光活性；四、可用于太阳能利用、光电转化以及环境领域的有机污染物的降解。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

附图标记说明：纳米管薄膜层1，钛片基底2。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例：如图1，一种纳米管薄膜光电极，包括钛片基底2，钛片基底2上设有原位生长的钕、氟掺杂二氧化钛纳米管薄膜层，钕、氟掺杂浓度为原子百分比0.16at.%-4.33at.%。其中，纳米管管长为323-1000纳米，管径为35-175纳米。

该电极的制备方法包括以下步骤：1）将纯钛片磨抛至表面无划痕，用丙酮和去离子水超声清洗，干燥；2）将0.025M Nd(NO₃)₃+0.2wt%HF与水配制成电解液，调节pH值为2.5-4.5，以钛片为阳极，镍板作阴极，在5-25V稳压直流电源下，搅拌氧化30-120分钟，取出用去离子水冲洗，氮气氛围干燥，得到无定型二氧化钛纳米管。该制备方法中，通过改变阳极氧化的电压和电解液的pH值可以控制纳米管的管径；通过改变氧化时间可以控制纳米管的管长；改变电解液浓度可以得到不同的钕、氟掺杂浓度。

二氧化钛纳米管具有较高的活性比表面积，从而具有较高的光催化活性；而非金属钕、氟的掺杂，无论在理论计算还是实验研究中都表现出更好的可见光响应以及更高的光生载流子的分离效率。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。