[发明专利]Ni、S共掺杂TiO2薄膜及其应用和制备方法

摘要

本发明公开了一种Ni、S共掺杂TiO2薄膜及其应用和制备方法。Ni、S共掺TiO2薄膜的制备过程是：首先在碳钢基底上进行脉冲复合电沉积，制备Ni‑P‑SnO2纳米复合中间镀层，再利用溶胶凝胶法在镀层上制备Ni、S共掺杂TiO2薄膜。Ni‑P镀层本身具有优异的抗腐蚀效果，加之表面纳米微粒SnO2的引入使得镀层微观表面粗糙，在提高结合力的同时，还可发挥SnO2粒子的储电子能力，使外层TiO2涂层在暗态下继续维持光致阴极保护效果。同时采用过渡金属离子和非金属离子共掺杂的协同效应，实现提高TiO2薄膜光电活性和光谱响应范围。

主权项

1.Ni、S共掺杂TiO2薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)Ni‑P‑SnO2复合镀层制备方法a.Q235A碳钢片的前处理选用规格50mm×10mm×2mm的Q235A碳钢片为基体，分别用240‑2000#水磨砂纸、金相砂纸逐级打磨碳钢片至表面光亮，在60℃下，在40g/L碳酸钠，5g/L氢氧化钠溶液中，化学除油15min、5％盐酸酸洗活化3min预处理后，待镀；b.电镀液的配制按下列配方进行镀液配置：NiSO4·6H2O 120g/L、NiCl2·6H2O 40g/L、H2BO3 36g/L、NaH2PO4·H2O 20g/L、糖精2g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，经1升容量瓶定容后陈化8‑10h待用；c.脉冲电沉积施镀采用脉冲电沉积技术，用量筒量取250mL上述步骤b中陈化后的镀液于烧杯中，加入一定量的纳米SnO2和表面活性剂十二烷基硫酸钠，放入超声仪中超声震荡1h使粒子均匀分散，磁力搅拌下将镀液加热至规定温度，将上述步骤a中预处理后的碳钢片、镍板接上脉冲电源进行施镀，最终在碳钢基体上获得Ni‑P‑SnO2复合镀层，其工艺条件为：镀液温度(T)为40～80℃，脉冲时间(t)为10～50min，平均电流密度(j)为1～3A/dm2，溶液浓度(c)为1～3g/L，占空比(γ)为10％～50％，脉冲频率(f)为50～250Hz；(2)Ni、S共掺杂TiO2薄膜的制备方法a.Ni、S掺杂TiO2溶胶的制备方法按照Ni、S与Ti摩尔比分别为0.001、0.005进行计算乙酸镍、硫脲加入量，分别用20mL的乙醇溶解0.0106g乙酸镍和0.0162g硫脲，待溶解完全后，加入100mL烧杯中，再加入40mL乙醇，以每2s 1滴的速度依次滴加1mL冰醋酸，3mL二乙醇胺，15mL钛酸丁酯制成溶液A，将2mL无水乙醇和2mL二次蒸馏水制成溶液B，将溶液A搅拌1小时后，以每秒1滴缓慢加入溶液B至溶液A中，混合溶液A与溶液B，搅拌1小时后，加入0.5g/100mL聚乙二醇‑2000，待聚乙二醇‑2000充分溶解后，停止搅拌，最终可制得浅黄色的透明溶胶；b.浸渍提拉镀膜采用浸渍提拉技术，将步骤(1)中c步获得镀有Ni‑P‑SnO2复合镀层的碳钢基体烘干，并固定在镀膜提拉机上，将步骤(2)中a步中配置好的TiO2掺杂溶胶置于基体下方，镀膜第一层采用提拉速度为15mm/min，浸渍时间30s，操作结束后，取下基体放于烘箱中烘10分钟左右，再拿出来继续操作，第二层、采用的提拉速度是12mm/min，浸渍时间与第一层相同，继续进行操作，直到完成所需要的三层镀膜，将提拉三层Ni、S共掺杂TiO2薄膜的基体放于烘箱中30min；再将其放入马弗炉中，以10min/℃的速度分别升温到400℃，保温2h，自然冷却到室温，即可在镀有Ni‑P‑SnO2复合镀层的碳钢基体上面获得Ni、S共掺杂TiO2薄膜。