[发明专利]一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乙醇、盐酸、钛酸四丁酯、可溶性钽源和水混合，得到水热反应前驱溶液，所述水热反应前驱溶液中可溶性钽源与钛酸四丁酯的摩尔比为0.05～3.5：100，所述可溶性钽源为乙醇钽；所述水热反应前驱溶液中乙醇、盐酸、钛酸四丁酯和水的体积比为(0.5～5)：(20～40)：(0.5～3)：(22～35)；

所述盐酸的质量浓度为36～38％；

(2)将FTO衬底浸没于所述水热反应前驱溶液中，进行水热反应，冷却后在所述FTO衬底的导电表面得到纳米薄膜前驱体；

(3)对所述纳米薄膜前驱体进行退火处理，得到钽掺杂二氧化钛纳米薄膜；所述退火处理的温度为400℃，时间为60min；

所述钽掺杂二氧化钛纳米薄膜，包括二氧化钛纳米薄膜和掺杂在所述二氧化钛的晶格中的钽，所述二氧化钛为金红石相；所述二氧化钛纳米薄膜中钽的物质的量为二氧化钛物质的量的0.05～3.5％；

所述钽掺杂二氧化钛纳米薄膜的厚度为1.3～3.3μm；所述二氧化钛纳米薄膜中二氧化钛的粒径为100～500nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，FTO衬底的浸没方式为：将FTO衬底导电面朝下并斜放浸没于所述水热反应前驱溶液中。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120～180℃，时间为4～12h。

4.权利要求1～3任意一项所述制备方法制备得到的钽掺杂二氧化钛纳米薄膜，包括二氧化钛纳米薄膜和掺杂在所述二氧化钛的晶格中的钽，所述二氧化钛为金红石相；所述二氧化钛纳米薄膜中钽的物质的量为二氧化钛物质的量的0.05～3.5％；

所述钽掺杂二氧化钛纳米薄膜的厚度为1.3～3.3μm；所述二氧化钛纳米薄膜中二氧化钛的粒径为100～500nm。

5.权利要求4所述的钽掺杂二氧化钛纳米薄膜作为光电催化材料的应用。