[发明专利]一种以铜网为基底的CuxO/TiO2薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光催化材料，尤其涉及超临界醇热技术合成以铜网为基底的Cu_xO/TiO₂薄膜的制备及其应用。

背景技术

随着全球工业的高速发展，环境问题已日益凸显。由于光催化技术具备能耗低、反应条件温和、适用范围广和无二次污染、绿色环保等突出优点，同时其只要利用太阳能就能解决环境污染问题，因而备受青睐。

二氧化钛(TiO₂)由于其光催化活性高、稳定性高、安全无毒等优点而成为研究热点，但是由于TiO₂本身禁带宽度较大，只能吸收紫外光，对太阳光的利用率低，因而在实际应用中存在较大的局限性，因而为了扩展TiO₂光催化剂的光谱响应范围和提高其催化率，必须对TiO₂进行改性。在对TiO2进行改性的诸多方法中，将窄带隙半导体与TiO₂进行复合成为了极具前途和合理的方法之一。

P型半导体Cu₂O由于禁带宽度窄(2.0eV)而具有良好的光催化性能，同时这种半导体材料储量大、无毒廉价，无疑也是一种较好的材料，但是其光生载流子易复合，因而极大程度上降低了光催化的效率。

可以看出，将TiO₂与Cu₂O复合可在拓展二氧化钛的可见光响应范围同时可有效分离光生载流子，有效地解决上述问题，因而这一复合材料已成为目前光催化领域的研究热点。但是粉体光催化材料由于存在难以分离回收、无法再次利用等问题限制了其实际应用领域。

发明内容

本发明的目的是，提供一种以铜网为基底的Cu_xO/TiO₂薄膜及其制备方法和应用，其通过超临界醇热法在铜网表面均匀生长结合牢固的Cu_xO/TiO₂薄膜，从而有效解决了光催化材料的难以回收和再次利用等问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种以铜网为基底的Cu_xO/TiO₂薄膜，所述Cu_xO/TiO₂薄膜由微米级球Cu_xO/TiO₂粒子构成；且在所述Cu_xO/TiO₂薄膜中Cu_xO和TiO₂紧密结合，均匀覆盖在所述铜网上，所述TiO2晶型为纯相的锐钛矿相。

优选地，所述Cu_xO/TiO₂薄膜中所述微米级球型Cu_xO/TiO₂粒子直径为1～3um。

在本发明中同时提供了上述以铜网为基底的Cu_xO/TiO₂薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S11将Cu(NO₃)₂·5H₂O和钛酸四丁酯加入乙醇溶液中搅拌直至所述Cu(NO₃)₂·5H₂O和所述钛酸四丁酯完全溶解，得到制备所述Cu_xO/TiO₂薄膜的前驱液；

S12将所述前驱液注入内置乙醇溶液的超临界反应釜中，同时将铜网垂直放置在所述超临界反应釜中，在乙醇的超临界状态下保持60～80min，最后将所述铜网自然冷却直至室温，得到以铜网为基底的Cu_xO/TiO₂薄膜。

优选地，在所述前驱液中，Cu与Ti的摩尔比为0～0.075，钛酸四丁酯与乙醇的体积比为1:2～1:4。

本发明中还提供了上述以铜网为基底的Cu_xO/TiO₂薄膜在光催化条件下杀灭鲍曼不动杆菌中的应用。

本发明中还提供了上述以铜网为基底的Cu_xO/TiO₂薄膜光催化条件下杀灭鲍曼不动杆菌的方法，包括以下步骤：

S21取制备了Cu_xO/TiO₂薄膜的铜网固定在光电催化反应的第一池中作为阳极，同时在光电催化反应的第二池中固定铂片作为阴极，所述第一池和所述第二池相互连接；