[发明专利]一种超薄g-C3

说明书

本发明公开了一种超薄g‑C₃N₄覆盖的TiO₂同质异形阵列薄膜及其制备方法。其特征在于，所述薄膜由超薄g‑C₃N₄覆盖的金红石型TiO₂纳米棒阵列与穗状棒束两种同质异形的TiO₂纳米结构高低交错构成，所述方法以无机硫酸钛为原料，在酸性条件下，通过一步水热反应在FTO玻璃上沉积出前驱体薄膜，再经焙烧，得到金红石型TiO₂同质异形阵列薄膜，再利用三聚氰胺分解产生的气体经化学气相沉积在TiO₂同质异形阵列薄膜上沉积一层超薄卷曲g‑C₃N₄。本发明所述制备方法操作简单，反应条件温和，作为光电极，在光电催化水中有机染料降解、光电催化水分解制氢领域有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于光电催化材料领域，涉及一种超薄g-C₃N₄覆盖的TiO₂同质异形阵列薄膜的制备方法，具体地说，是涉及超薄g-C₃N₄覆盖的TiO₂同质异形阵列薄膜光电催化材料的制备方法。

背景技术

金红石型TiO₂的本征半导体禁带宽度为3.0eV，光吸收主要集中在紫外区，对可见光响应较差，且存在光生电子-空穴对复合率高和量子效率低的问题，这极大限制了TiO₂在光催化领域的应用。g-C₃N₄的禁带宽度为2.7e V，具备可调控带隙宽度对环境友好和优异的热稳定性，对可见光有响应。将g-C₃N₄和TiO₂复合，有利于拓宽光响应，减少光生电子-空穴对的复合，大大提高光催化效率。目前，g-C₃N₄的制备方法主要有热缩聚法。采用热聚法通常得到体相结构的g-C₃N₄，比表面积小，活性位点少。需要采用化学剥离法或液相超声剥离法，才能得到薄的纳米片，其操作步骤繁琐、剥离效率低、产率低，难以制备大面积的超薄纳米片。制备大面积的g-C₃N₄超薄纳米片有利于提高光利用率。

发明内容

本发明针对现有制备g-C₃N₄/TiO₂的合成过程复杂、反应条件苛刻、难以制备大面积的超薄纳米片等缺点，公开一种超薄g-C₃N₄覆盖的TiO₂同质异形阵列薄膜及其制备方法。其特征在于，所述薄膜由超薄卷曲g-C₃N₄覆盖的金红石型TiO₂纳米棒阵列与穗状棒束两种同质异形的纳米结构构成，所述方法以无机硫酸钛为原料，在酸性条件下通过一步水热反应再焙烧工艺，在FTO玻璃表面生长金红石型TiO₂同质异形阵列薄膜，再利用三聚氰胺分解产生的气体经化学气相沉积在TiO₂同质异形阵列薄膜上沉积一层超薄卷曲g-C₃N₄。本发明采用以下技术方案予以实现：

(1)FTO玻璃的预处理：将FTO玻璃切割成规格为1cm×2.5cm小片，然后将其依次浸入到丙酮、无水乙醇、去离子水中，分别超声2-5min，充分清洗干净后，在70℃干燥2h。