[发明专利]一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法

权利要求书

1.一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤A:TiO₂纳米管光电极制备：

A1）将Ti片放入由硝酸-氢氟酸-去离子水的混合洗液中对Ti片表面进行化学抛光；

A2）将抛光后的Ti片从混合洗液中取出，依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗，在空气中自然干燥；

A3）以甘油-氟化铵-水为阳极氧化溶液利用阳极氧化法在Ti片上制备出大面积有序的TiO₂纳米管结构；

A4）将阳极氧化后的电极置于马弗炉中煅烧，再进行电化学还原制备Ti³⁺自掺杂的TiO₂纳米管电极；

步骤B：功能化介孔分子筛/TiO₂纳米管复合光电极制备：

B1）介孔分子筛的制备：制得乳白色固液混合物；

B2）介孔分子筛的改性：往制得的乳白色固液混合物中分别加入3-氨丙基三乙基硅烷和丁二酸酐改性剂，搅拌溶解后；制得改性后的介孔分子筛；

B3）复合光电极制备：将上述溶液倒入反应釜中，将已经制备好的三维TiO₂纳米管电极片竖着插入溶液中，把反应釜放入100℃烘箱中烘48h；接着取出三维TiO₂纳米管电极片放入坩埚中，将坩埚放到500℃的马弗炉中，经24h后关闭电源，待自然冷却到室温；混合液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜，将TiO₂纳米管倾斜放置于水热釜底部晶化，待反应釜晾至室温，将所得氨基化和羧基化SBA-15/TiO₂纳米管复合光电材料清洗后干燥，使用前活化。

2.如权利要求1所述的一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法，其特征在于步骤A1）中硝酸-氢氟酸-去离子水的混合洗液按体积比4:1:5配成。

3.如权利要求1所述的一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法，其特征在于步骤A3）中阳极氧化溶液由甘油、水、氟化铵组成，阳极氧化法采用两电极体系，其中Ti为工作电极，铂片为对电极。

4.如权利要求1所述的一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法，其特征在于步骤B中介孔分子筛SBA-15替换为MCM-41。

5.如权利要求4所述的一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法，其特征在于介孔分子筛SBA-15的制备方法为：称取2g三嵌段共聚物、60mL 2moL L^-1的盐酸、15mL去离子水，将其放入100mL烧杯中震荡溶解；随后加入4.56mL正硅酸四乙酯，将烧杯放在40℃水浴锅中加热24 h最终得到乳白色固液混合物。

6.如权利要求4所述的一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法，其特征在于介孔分子筛MCM-41的制备方法为：称取3g十六烷基三甲基溴化铵和1.5gNaOH，溶于去离子水中，磁力搅拌；随后加入5.8mL正硅酸四乙酯，将烧杯放在40℃水浴锅中加热24h最终得到乳白色固液混合物。

7.如权利要求1所述的一种制备介孔硅修饰的三价钛自掺杂二氧化钛纳米管光电极的方法，其特征在于步骤B2）中3-氨丙基三乙基硅烷的加入量为20mg，丁二酸酐改性剂的加入量为6mg。