[发明专利]通过光助电沉积法在二氧化钛纳米管上制备稀土Eu掺杂CaF2薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种通过光助电沉积法在二氧化钛纳米管上制备稀土Eu掺杂CaF₂薄膜的方法。本发明以一种光助电沉积的方法于乙二胺四乙酸钠和Ca²⁺、Eu³⁺分别络合的中性混合电解液中进行恒电位电沉积，于二氧化钛纳米管上得到具有球状形貌的稀土Eu掺杂CaF₂薄膜电极，再把薄膜电极在空气氛围中煅烧，后又对不同阳极沉积电量下沉积得到的稀土Eu掺杂CaF₂薄膜电极进行了模拟太阳光下的光电性能测试，考察了阳极沉积电量对稀土Eu掺杂CaF₂薄膜电极光电性能的影响。本发明使用的原料成本低廉，设备简单，易于操作，同时具有环境友好等优点。

主权项

一种通过光助电沉积法在二氧化钛纳米管上制备稀土Eu掺杂CaF₂薄膜的方法，其特征在于它的步骤如下：1)用浓的NaOH溶液浸泡钛片，然后用去离子水和丙酮超声清洗钛片3～5次，再用硝酸和氢氟酸混合酸溶液清洗钛片直到表面有明显的金属光泽，接着将钛片放在无水乙醇中清洗2～3次，再把钛片放到电解液中将其表面氧化成二氧化钛纳米管，450℃～500℃煅烧3h后，在钛片表面氧化得到结晶的蓝色的钛纳米管阵列；2)将0.005 mol的无水CaCl₂和12.2 ml Eu(NO₃)₃溶液溶于20 mL的蒸馏水，搅拌5～10 min，加入0.005 mol的乙二胺四乙酸二钠，搅拌10～20 min，使之与Ca²⁺、Eu³⁺充分络合，然后加入0.02mol的NaF，搅拌至溶液澄清后，继续搅拌10～20 min，加入去离子水，得到体积为100 mL的澄清电解液；以氧化得到结晶的蓝色的钛纳米管阵列的钛片为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，以500W Xe灯作为光源，置于电解液中进行恒电位电沉积，相对于饱和甘汞电极的阳极电位为0.5～0.8V，沉积电量为0.01C～8C，用去离子水冲洗后晾干，在空气氛围中于450℃～500℃煅烧3h后，在钛片上得到白色的稀土Eu掺杂的CaF₂薄膜；3)将步骤2)在钛片上得到白色的稀土Eu掺杂的CaF₂薄膜进行X‑射线粉末衍射表征，将从X‑射线粉末衍射仪上所得的数据用Origin8软件做XRD谱图，图中，谱线a表示二氧化钛纳米管的X射线图谱、谱线b表示沉积电量为0.2C的稀土铕掺杂氟化钙薄膜高温煅烧后的X射线图谱、谱线c表示沉积电量为5C的稀土铕掺杂氟化钙薄膜高温煅烧后的X射线图谱，当谱线a中出现二氧化钛的衍射峰，发现二氧化钛有金红石和锐钛矿两种物相，谱线b、谱线c均出现二氧化钛的衍射峰和氟化钙的衍射峰，均发现二氧化钛有金红石和锐钛矿两种物相；或者当 SEM图中发现球状的纳米粒子生长在纳米管阵列上，同时在 EDS能谱图中出现O、F、Ti 、Ca和Eu元素的特征谱线，则表明采用光辅助电沉积法成功的在二氧化钛纳米管阵列上制备出了稀土Eu掺杂的氟化钙，否则重复步骤2)到步骤3)。