[发明专利]一种具有高度周期性Ti‑Fe合金氧化物光子晶体电极的制备方法

摘要

本发明涉及一种具有高度周期性的三维分层Ti‑Fe合金氧化物光子晶体电极（Ti‑Fe‑O NTPC）的制备方法，所述光子晶体电极是以钛铁合金作为基底，采用三步电化学阳极氧化法进行制备。本发明制备的Ti‑Fe‑O NTPC新型电极相较于传统的纳米管结构和未掺杂铁的分层二氧化钛纳米管具有高效的可见光电催化性能，这是因为Ti‑Fe‑O NTPC具有高度周期性有序的纳米网可以作为光子晶体层增加光的吸收，并且合金基底的使用保证了Fe和Ti在原子水平的均匀掺杂以促进电子的传递。本发明的电极材料在光催化、光电催化、新型能源制备以及分析检测等领域中具有潜在的应用价值。

主权项

一种具有高度周期性Ti‑Fe合金氧化物光子晶体电极的制备方法，其特征在于采用三步电化学阳极化法制得该电极，具体步骤如下：（1）将含3~12 wt % Fe 的钛铁合金板依次用180目、320目、600目和金相砂纸打磨，使其表面均匀且光滑如镜面，然后依次在蒸馏水和丙酮中各超声清洗15 min，最后在N2气氛下常温干燥；（2）将步骤（1）处理后的钛铁合金板作为阳极，Pt片作为对电极，采用含有0.2~0.5 wt% NH4F和1~3 vol% H2O的乙二醇溶液作为电解液，在40~70 V恒电位条件下阳极化3h，得到附着有纳米管的钛铁合金板；（3）将步骤（2）制备得到的纳米管在去离子水中进行超声处理，将纳米管从钛铁合金板表面移除，再将处理后的钛铁合金板在40~70 V恒电位条件下阳极化1h，进一步得到附着有纳米管的钛铁合金板；（4）再次通过超声处理将步骤（3）制备的纳米管移除，接着采用阶跃式电位，分别在低压5~20V，中压20~30V及高压30~50V作用下各自阳极化30min，得到电极；（5）将步骤（4）得到的电极用蒸馏水洗涤并在乙醇溶液中浸泡2h，然后用N2常温烘干，最后置于管式炉中氧气中进行热处理，以1~2℃ min‑1升温速率由室温升至500℃后，在500℃下恒温3h，最后以1~2℃ min‑1的速率降至室温，最终获得Ti‑Fe‑O NTPC电极材料；所获得Ti‑Fe合金氧化物光子晶体电极Ti‑Fe‑O NTPC具有高度周期性的双层结构，包括上层的纳米网和下层的纳米管。