[发明专利]一种CuS-ZIF-8-TiO2

说明书

本发明涉及一种CuS‑ZIF‑8‑TiO₂NTAs光电极的制备方法及应用，包括以下步骤：步骤(1)，二氧化钛纳米管的制备；步骤(2)，CuS‑ZIF‑8‑TiO₂NTAs光电极的制备，通过将CuS纳米空心球负载到黑色TiO₂NTAs，制得黑色CuS‑TiO₂NTAs，然后采用层层自组装法将ZIF‑8颗粒负载到黑色CuS‑TiO₂NTAs，制备黑色CuS‑ZIF‑8‑TiO₂NTAs光电极，本发明提供的一种CuS‑ZIF‑8‑TiO₂NTAs光电极的制备方法及应用所得的产品比表面积大，可以提供更多的催化活性位点，此外，黑色CuS‑ZIF‑8‑TiO₂NTAs可以结合光催化和电催化两者的优势，实现二者的协同作用，通过研究黑色CuS‑ZIF‑8‑TiO₂NTAs对罗丹明B溶液的光电催化降解实验，黑色CuS‑ZIF‑8‑TiO₂NTAs对罗丹明B的降解效率达到了98.1％，矿化效率为82％，催化过程稳定性好，光电催化性能高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及光电催化技术领域，具体为一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备方法及应用。

背景技术

光电催化指的是在添加光照和合适的偏电压条件下，通过选择半导体光电极(或粉末)材料和(或)改变电极的表面状态(表面处理或表面修饰催化剂)来加速光电化学反应的作用，光电催化技术具有能耗小，降解完全，不会造成二次污染的特点，广泛应用于光电催化有机染料废水等领域，光电催化技术结合了光催化和电催化两者的优势，能够实现二者的协同作用，进而提高催化降解的效率。

有机染料废水是世界公认的主要工业污染源之一，常常含有难降解的有毒有机污染物，对生态环境和饮用水造成了极大的危害，RhB是纺织工业中最常用的染料之一，其水溶液排放到环境中会对水生动植物产生有害影响，同时也会对人体的健康产生影响，此外，罗丹明B具有较高的难降解性和易累积等特点，因此探究一种高效降解罗丹明B的方法，一直以来是专家学者们研究的一个热门课题。

TiO₂以物质性质稳定、安全无毒、抗光腐蚀性能强以及价格低廉等优势，成为最热门的的纳米光催化剂材料之一，被广泛应用于光催化技术领域，为了进一步提高TiO₂的光催化活性，人们对TiO₂进行了不同种类的金属掺杂，但是现有的各种TiO₂的光催化剂的禁带宽度大(3.2eV)，不能很好的利用太阳光，而且，大多采用光催化单一的催化降解方式，催化效率低，矿化效率低。

发明内容

本发明目的是提供一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备方法及应用，以解决现有技术中，各种TiO₂的光催化剂的禁带宽度大，而且，大多采用光催化单一的催化降解方式，催化效率低，矿化效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种CuS-ZIF-8-TiO₂NTAs光电极的制备方法，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；