[发明专利]一种高活性电化学自掺杂TiO2

权利要求书

1.一种电化学自掺杂TiO₂纳米管基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在三电极体系下，将TiO₂纳米管作为工作电极，并施加还原电压，使TiO₂电化学还原为Ti³⁺，从而在TiO₂纳米管中引入Ti³⁺和氧空位缺陷，得到Ti³⁺掺杂在TiO₂晶格中的自掺杂的TiO₂纳米管；

（2）在三电极体系下，将步骤（1）得到的电化学自掺杂的TiO₂纳米管作为工作电极，将金属前驱体置于电解质溶液中，所述金属前驱体在方波脉冲电压作用下，与所述Ti³⁺形成共价键，进而被还原为金属单质纳米颗粒并沉积在TiO₂纳米管管壁上，以增加材料表面活性位点以及减小光生电子-空穴复合，得到电化学自掺杂TiO₂纳米管基材料；

步骤（1）中还原电压为-1.2 V~-2.0 V，步骤（1）中还原时间为1 min~30 min；

所述金属前驱体为氯金酸、氯金酸钾或氯金酸钠；所述金属前驱体的浓度为2 mM~3mM；

步骤（1）中所述TiO₂纳米管为锐钛矿型TiO₂纳米管；

步骤（2）中所述方波脉冲电压的第一脉冲电压为-0.2 V~-0.6 V，第二脉冲电压为0.2V~-0.2 V。

2.如权利要求1所述方法制备得到的电化学自掺杂TiO₂纳米管基材料，其特征在于，所述材料的TiO₂纳米管中含有Ti³⁺和氧空位缺陷，TiO₂纳米管的管壁上负载了金属纳米颗粒。

3.如权利要求2所述电化学自掺杂TiO₂纳米管基材料应用于气相光电催化体系催化CO₂还原的应用。

4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述应用具体为将所述电化学自掺杂TiO₂纳米管基材料在充满CO₂的密闭容器中，通过施加电位和光源，使所述电化学自掺杂TiO₂纳米管基材料进行气相光电催化CO₂还原为烷烃类物质。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述电位小于等于3.0 V，所述光源的功率为1 W~10 W，光源的波长为300 nm~400 nm。

6.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述气相光电催化的时间为0.5 h~6 h。