[发明专利]一种硫族半导体CdX复合H-TiO2基纳米管阵列的制备

说明书

本发明提供了一种硫族半导体CdX复合H‑TiO₂基纳米管阵列的制备方法，属于纳米复合材料技术领域。具体制备方法的步骤为：在含钛金属基体上，通过阳极氧化法制备纳米管有序阵列；对所制备的TiO₂纳米管有序阵列进行晶化处理后，再进行表面氢化处理，得到H‑TiO₂基纳米管阵列；对所制备的H‑TiO₂基纳米管阵列与硫族半导体CdX进行复合，制备得到一种硫族半导体CdX复合的H‑TiO₂基纳米管阵列。该TiO₂纳米管阵列复合材料原料廉价易得，制备方法简单，结构高度有序，拥有较高的比表面积，化学性能稳定，光催化性能较好，光转换率高，不仅可以作为光生阴极保护材料来使用，还可以作为光催化降解污染物材料来使用。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，特别是涉及一种硫族半导体CdX复合H-TiO₂基纳米管阵列的制备。

背景技术

近些年来，随着时代的不断发展，各种不可再生资源储存量不断减少，环境污染问题日趋明显，太阳能作为一种清洁能源成为了国内外研究的热点。TiO₂由于价格低廉，对人体无害，并且化学性质相对稳定，成为现今最常见和应用最广泛的氧化物半导体光电材料之一。TiO₂纳米管阵列是排列高度有序的管状结构，拥有较高的比表面积，从而有较高的光催化性能和光转化率，其在光电转换、光催化和生物医学等方面的都有广泛的应用。但TiO₂禁带宽度较宽，光生电子-空穴容易复合，这大大限制了TiO₂纳米管阵列在光电转换等领域的应用，需要对其进行改性。

目前TiO₂纳米管阵列的改性方法很多，自掺杂和半导体复合都是有效途径，而硫族化合物CdX被认为是一种合适的半导体材料。每种改性方法各具优点，又有一定的局限，而多元复合改性，如进行自掺杂后再进行半导体复合，可进一步增强改性效果。具体的复合方式和途径，还需进一步深入研究。

发明内容

本发明针对传统改性方法的缺陷，通过电化学阳极氧化法在金属钛或钛合金表面首先制备TiO₂基纳米管阵列结构，对其进行晶化处理，然后在气氛炉中进行表面氢化处理，最后再实现一种硫族半导体CdX的复合，制备了一种硫族半导体CdX复合的H-TiO₂纳米管阵列，为高性能光生阴极保护材料和光催化降解污染物材料的开发和应用提供支持。

具体的，本发明提供的一种硫族半导体CdX复合H-TiO₂基纳米管阵列的制备方法，具体按照以下步骤实施：

S1：在含钛金属基体上，通过阳极氧化法制备TiO₂纳米管有序阵列；

S2：对所制备的TiO₂纳米管有序阵列进行晶化处理后，再进行表面氢化处理，得到H-TiO₂基纳米管阵列；

S3：对所制备的H-TiO₂基纳米管阵列与一种硫族半导体CdX进行复合，制备得到一种硫族半导体CdX复合的H-TiO₂基纳米管阵列。

优选地，所述硫族半导体CdX，X可以为S、Se和Te中的一种，或两种以上。

优选地，所述含钛金属基体为金属钛或钛合金。

优选地，S1的具体步骤为：

S11：选用电解液为0.1mol/L H₃PO₄+0.5wt%NH₄F的水溶液的水溶液；