[发明专利]一种钛基底制备锐钛矿相TiO2

说明书

本发明涉及无机材料的制备技术领域，尤其是一种钛基底制备锐钛矿相TiO₂纳米管薄膜的方法；所述方法所述依次包括预处理、氧化、水热、酸洗、热处理步骤，具体为：(1)预处理：将钛片裁剪后用砂纸打磨，再进行超声清洗，最后进行化学抛光处理；(2)氧化反应：将经过预处理后的钛片放入双氧水中进行氧化反应，反应结束后用水冲洗干净，干燥备用；(3)水热反应：将氧化后的钛片放入NaOH溶液中进行水热反应，反应结束后取出，冷却至室温，备用；(4)酸洗：将步骤(3)所得钛片置于盐酸溶液中浸泡后，取出，冲洗干净，干燥备用；(5)热处理：将步骤(4)的钛片用马弗炉焙烧后，冷却至室温取出，即得锐钛矿相的TiO₂纳米管薄膜。

技术领域

本发明涉及无机材料的制备技术领域，尤其是一种钛基底制备锐钛矿相TiO₂纳米管薄膜的方法。

背景技术

TiO₂作为一种催化剂，可以充分利用太阳能，由于其无毒、制作成本低、稳定性好，且在发生化学反应的过程中产物较为清洁无污染，因此被广泛应用在太阳能电池、废水处理等领域。一维的TiO₂纳米管结构具有更高的比表面积，更快的电子传输通道，可大大降低光生电子-空穴对的复合率，有望提高TiO₂光电转换和光催化效率。目前TiO₂纳米管的制备方法有模板法、阳极氧化法和水热合成法。相对于前两种方法，水热法无需反应模板，无需外加电场，具有工艺简单、形貌可控、制作成本低等优点。本发明以纯钛片为钛源，利用双氧水首先在钛基底上生成一层TiO₂氧化膜，再通过水热法成功制备出具有高长径比的TiO₂纳米管薄膜。该方法制备的TiO₂纳米管薄膜以钛片为基底导电性高，纳米管在钛基体上原位生长，与基底有良好的结合性，不易脱落，比表面积大，具有较高的光电化学性能。

发明内容

本发明旨在提供一种钛基底制备锐钛矿相TiO₂纳米管薄膜的方法，该方法以纯钛片为钛源，利用双氧水在一定温度下氧化钛片生成一层TiO₂氧化膜，再以生成的TiO₂为前驱体，在强碱溶液中高温高压条件下水热合成纳米管结构，经酸洗水洗过程，最后马弗炉中焙烧得到锐钛矿相的TiO₂纳米管薄膜。

本发明所述制备方法具体为：一种钛基底制备锐钛矿相TiO₂纳米管薄膜的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：将钛片裁剪后用砂纸打磨，再进行超声清洗，最后进行化学抛光处理；

(2)氧化反应：将经过预处理后的钛片放入双氧水中进行氧化反应，反应结束后用水冲洗干净，干燥备用；

(3)水热反应：将氧化后的钛片放入NaOH溶液中进行水热反应，反应结束后取出，冷却至室温，备用；

(4)酸洗：将步骤(3)所得钛片置于盐酸溶液中浸泡后，取出，冲洗干净，干燥备用；

(5)热处理：将步骤(4)的钛片用马弗炉焙烧后，冷却至室温取出，即得锐钛矿相的TiO₂纳米管薄膜。