[发明专利]一种CuS-ZIF-8-TiO2

权利要求书

1.一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，二氧化钛纳米管的制备：

将经过预处理的钛片作为阳极，与钛片相同大小的铜片作为阴极，放置到电解液中进行阳极氧化，在室温下，采用阳极氧化法制备无定型TiO₂NTs，然后放置在无水乙醇中超声清洗干净，去除无定型TiO₂NTs中残留的电解质溶液和表面杂质，接着在Na₂SO₄溶液中对TiO₂NTAs电极还原，把纳米管中部分Ti⁴⁺还原成Ti³⁺，最后在N₂气氛下退火处理，退火温度为500℃～550℃，保温2h得到锐钛矿的黑色TiO₂NT电极；

步骤(2)，CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备：

在30mL甲醇溶液中加入0.8mL的冰醋酸，随后再加入1.24mmol醋酸铜，当醋酸铜全部溶解后加入1.24mmol硫脲，溶液的颜色由开始的蓝色逐渐变为绿色最后黄绿色，将该溶液在室温下老化24小时，老化完成后，在溶液的底部出现黄色沉淀，将老化后的溶液转移至18mL的高温高压反应釜中，在反应溶液中放入一片黑色TiO₂NTAs一起反应，使得CuS纳米空心球负载到黑色TiO₂NTAs，在50℃的真空干燥箱中干燥一夜，得到黑色CuS-TiO₂NTAs电极，采用层层自组装法将ZIF-8颗粒负载到CuS-TiO₂NTAs上，将0.1833g六水合硝酸锌加入到25mL甲醇中搅拌溶解，然后再加入0.405g2-甲基咪唑，制得2-甲基咪唑溶液，作为备用，将制备好的CuS-TiO₂NTAs浸泡在硝酸锌溶液中6h，再将2-甲基咪唑溶液逐渐加入其中，以适当的速度进行搅拌，搅拌时间为30分钟，溶液逐渐变白，最后用乙醇对光电极表面进行清洗，整个实验过程在室温条件下进行，操作结束后即可得到黑色CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极。

2.根据权利要求1所述的一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中阳极氧化电解液由体积分数为97vol％乙二醇、3vol％蒸馏水以及质量分数为0.5wt％NH₄F配制而成。

3.根据权利要求1所述的一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中阳极氧化的电压为60V，氧化时间为4h。

4.根据权利要求1所述的一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，CuS纳米空心球负载黑色TiO₂NTAs的反应温度为100℃，反应时间为8小时。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的应用，其特征在于，黑色CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极，具有较大的比表面积，可用于光电催化降解有机染料，通过黑色CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极对罗丹明B溶液的光电催化降解进行实验研究，发现黑色CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的催化过程稳定性好，对罗丹明B的降解效率达到了98.1％，矿化效率为82％。