[发明专利]一种掺杂型纳米TiO2

说明书

本发明公开一种掺杂型纳米TiO₂光阳极板的制备方法，通过电沉积法在不锈钢基底上交替沉积形成金属氧化物镀层，通过溶剂热法和热处理法合成氮掺杂的锐钛矿型TiO₂纳米粒子，制成浆料滴涂在电极板表面，热压使TiO₂催化剂浆料阳极面粘合紧密后得到掺杂型纳米TiO₂光阳极板；本发明解决了有技术中光阳极寿命短、催化性能差的技术缺陷。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种掺杂型纳米TiO₂光阳极板的制备方法。

背景技术

在过去的几十年里，光催化技术在污水处理中的应用受到了越来越多的关注。由于需要为浆液系统分离废催化剂颗粒，因此大量报道涉及负载型光催化剂的使用，尤其是那些固定在导电基材上的光催化剂，将光催化和电解过程相结合，光电催化(PEC)已经成为一种有前途的强大高级氧化工艺，它包括在光辐照下电子从价带到半导体光催化剂的导带的促进，并产生空穴。在光电催化技术中，通过施加阳极偏置电势可以避免形成的电子/空穴对的快速重组，该外部偏置电势会将光生电子提取到电解池的阴极，有机物可以被空穴直接氧化或者由空穴水氧化形成的羟基自由基间接氧化，光生电子与溶解氧之间产生的其他ROS共同作用于污染物，通过这种方法可以提高有机物降解效率。

为了提升光阳极的催化活性，研究工作者不断对二氧化钛电极进行改进。并通过水热法、阳极氧化等方法制备的光阳极有效地提高了二氧化钛阳极的活性和电流效率，但很少有人采用溶剂热法将制备的TiO₂应用在不锈钢板上制得光阳极板。

发明内容

本发明提供一种掺杂型纳米TiO₂光阳极板的制备方法，工艺简单、操作条件友好、成本低，该方法利用不锈钢板沉积金属离子所形成的粗糙表面作为基底，并将纳米二氧化钛填充在粗糙基底表面并形成均匀的电极保护层，该方法制备的电极板性能优异。

本发明技术方案如下：

一种掺杂型纳米TiO₂光阳极板的制备方法，包括以下步骤：

(1)不锈钢板清洗后进行预处理；

(2)以步骤(2)预处理后的不锈钢板作为阴极，在电解液中进行电沉积反应，得到的金属沉积电极板在马弗炉中进行煅烧，得到金属氧化物电极板；

(3)将双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯滴加到乙酸-乙二醇混合溶剂中，在室温下剧烈搅拌 1～2h；

(4)将步骤(3)形成的溶液转移到衬有聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中加热，冷却至室温后收集得到白色沉淀，用蒸馏水和乙醇洗涤数次并烘干过夜；

(5)将步骤(4)烘干后的白色沉淀浸泡在氨水中3～5h，收集白色沉淀，于马弗炉中煅烧；

(6)将步骤(5)煅烧粉末与质量分数5％的Nafion溶液分散在分散剂中超声30min后制成浆料，将浆料滴涂在步骤(2)得到的电极板表面，干燥后热压得到掺杂型纳米TiO₂光阳极板。

步骤(1)预处理是采用砂纸打磨不锈钢板，再依次采用体积分数为10％～20％的硝酸和去离子水清洗，之后采用质量分数60％～98％的硫酸浸泡过夜，然后用去离子水洗涤。