[发明专利]一种Ag-TiO2/Ti(NO2)/ITO光电极、光电协同催化反应装置及其应用

权利要求书

1.一种Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极，其特征在于主要由固态聚合物电解质和两片Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO组成，其中固态聚合物电解质通过导电粘胶固定在两片Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO之间，所述的Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO中载体导电玻璃ITO的厚度为0.5～2mm，纳米Ag-TiO₂/Ti(NO₂)改性薄膜的厚度为53.2～195.7nm。

2.根据权利要求1所述的Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极，其特征在于：

所述的固态聚合物电解质为含氮磷酸锂电解质薄膜；

所述的含氮磷酸锂电解质薄膜离子导电率为6.0*10^-7S/cm，电子导电率低于10^-10s/cm，厚度为30～120um；

所述的导电粘胶的厚度为48～72um，接触电阻少于1.2Ω。

3.根据权利要求1所述的Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极，其特征在于：

所述的Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO由Ag掺杂的TiO₂胶体在ITO导电玻璃上成膜，再经N₂等离子体表面改性处理得到，具体包括以下步骤：

(1)对ITO导电玻璃进行清洗，备用；

(2)将钛酸丁酯与无水乙醇混合，超声振荡使混合均匀，然后加入硝酸银溶液，并加酸调节溶液pH值至3～4，再继续超声振荡；

(3)将步骤(2)中得到的混合液加热至60℃搅拌30min，然后室温下密闭陈化24h以上，得到稳定、均匀、清澈透亮的黄橙色溶胶；

(4)以步骤(1)中清洗干净的ITO导电玻璃作为基底，采用浸渍提拉法从步骤(3)中的溶胶中制备Ag掺杂TiO₂的湿膜，然后进行热处理即得Ag-TiO₂/ITO；

(5)对步骤(4)中得到的负载型Ag掺杂TiO₂薄膜进行低温等离子体表面处理，即得Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极。

4.根据权利要求3所述的Ag-TiO₂/Ti(NO₂)/ITO光电极，其特征在于：

步骤(1)中所述的清洗具体包括以下步骤：

(1.1)先用添加有洗涤剂的清水在200～650W功率下超声清洗5min；

(1.2)用水冲刷后，再用丙酮在200～650W功率下超声振荡10min；

(1.3)再用乙醇在200～650W功率下超声振荡清洗10min；

(1.4)再用清水在200～650W功率下超声清洗5min，重复3～5次；

步骤(2)中所述的钛酸丁酯和无水乙醇的体积比为1:4～5；步骤(2)中所述的硝酸银溶液的用量满足加入硝酸银溶液后的混合溶液中银离子的质量分数为0.05～0.08％；

步骤(2)中所述的超声振荡均指在200～650W功率下超声5min；

步骤(4)中所述的浸渍拉提法的提拉速度为2～6.8mm/s；

步骤(4)中所述的热处理是指将所得湿膜置于马弗炉中，以10～20℃/min的速度升至150℃，保温30min；然后再以10～20℃/min的速度升至500℃保温60min，最后自然冷却至室温；

步骤(5)中所述的等离子体为氮气；

步骤(5)中所述的低温等离子体表面处理器工作时气源压力为0.2～0.25MPa，正常工作时的电流约为3～4A，处理宽度为7～13mm，使用温度范围为-10℃～50℃；

步骤(5)中所述的低温等离子体表面处理的时间为1～2min。