[发明专利]（Si;Y）-共掺杂TiO2/氧化还原石墨烯复合物的高效自清洁薄膜及制备方法

说明书

（Si,Y）‑共掺杂TiO₂/氧化还原石墨烯复合物高效自清洁薄膜，包括以下组分:Y含量为TiO₂和SiO₂总量的0.5～1.5at%；Si含量为TiO₂和SiO₂总量的30at.%；氧化石墨烯(GO)为TiO₂和SiO₂总量的3wt.%；该组成薄膜具有较纯TiO₂薄膜显著良好导电、光诱导超亲水性、光透明和光催化等自清洁性能性能；适当量的Si和Y的掺杂，可保持和增大薄膜的透明性能。制备薄膜的步骤为：1）将原料钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、硝酸钇和GO水溶液加入至无水乙醇、水、乙二醇、丙二醇、乙酰丙酮和丙三醇混合溶液中配置先驱体溶液；2）每100ml的先驱体溶液中加入浓度为35%的1.0ml浓盐酸；3）搅拌至均匀透明；4）需要镀膜的基片用洗涤剂和乙醇超声洗涤；5)用浸涂或旋涂法，每次涂后干燥；6）450℃烧制；制备方法简单、易行、成本低。

技术领域

本发明属于环境净化技术领域，具体涉及（Si,Y）-共掺杂TiO₂/氧化还原石墨烯复合物的高效自清洁薄膜及其制备方法。

背景技术

自清洁是一项很重要的环境净化技术。通常将具有自清洁性能的薄膜涂履于室内外建筑物、电器和医疗设备等表面，起到对环境中的有害气体和附着于薄膜表面的污染物的光催化分解、灭菌和减小污染物附着程度的作用，从而起到净化环境等作用。因此，世界各国对自清洁薄膜都有广泛的研究和应用。TiO₂薄膜由于具有较好的光催化和在环境中稳定等性能是目前常用的自清洁薄膜。

TiO₂薄膜由于具有较好的光催化和在环境中稳定等性能是目前常用的自清洁薄膜。自清洁薄膜通常要求具有良好的光催化性能（分解有害气体和附着的污染物以及灭菌）、良好的导电性能（防止污染物的静电吸附）、光诱导超亲水性能（使一些污染物不易附着并提过吸附水清洗表面）和一些应用（如窗玻璃）中必要的光透明性能[1]。虽然TiO₂薄膜具有较好的光催化等自清洁性能，但性能仍然有限。通过离子掺杂或/和与石墨烯（rGO）复合增强TiO₂粉体材料的光催化性能有广泛的研究和应用，而且通常有较显著的效果。但离子掺杂或/和与石墨烯（rGO）复合对TiO₂薄膜光催化材料的开发研究很少。通常一些离子掺杂和复合石墨烯会导致光透明性能降低，而研究表明大量的Si掺杂可以增强TiO₂材料的光透明同时增强光催化性能。因此，复合石墨烯的同时，选择一些离子（如Y等）掺杂并掺杂Si，可以使光透过性能不降低活增强。但目前缺乏Si-掺杂TiO₂/rGO复合物薄膜开发，更缺乏具有良好导电、光诱导超亲水性和光透明性能的（Si,Y）-共掺杂TiO₂/石墨烯复合物薄膜的开发。

发明内容

为客服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供（Si,Y）-共掺杂TiO₂/氧化还原石墨烯复合物的高效自清洁薄膜及其制备方法，通过掺杂大量硅和微量稀土钇（Y）并且复合石墨烯（rGO），利用三种之间的协同效应增强TiO₂薄膜材料的各项自清洁性能，可以使光透过性能不降低活增强，具有良好导电、光诱导超亲水性和光透明性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：（Si,Y）-共掺杂TiO₂/氧化还原石墨烯复合物的高效自清洁薄膜，包括以下组分：

Y含量为TiO₂和SiO₂总量的0.5～1.5at%；

Si含量为TiO₂和SiO₂总量的30at.%；

氧化石墨烯为TiO₂和SiO₂总量的3wt.%；