[发明专利]一种TiO2/BaTiO3/RGO三元复合光电薄膜、其快速原位制备方法及应用

摘要

本发明提供一种TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜、其快速原位制备方法及应用，属于材料合成领域。本发明以钛箔经阳极氧化得到的TiO₂有序纳米管阵列模板，以水热法为基础，采用微波为能量源，TiO₂有序纳米管阵列模板在Ba(OH)₂和GO的前驱体混合溶液中反应，通过控制反应参数，使部分TiO₂有序纳米管阵列模板原位反应生成BaTiO₃的同时，将分散性好的RO原位还原，一步制备出高性能的TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜，有效解决了石墨烯分散性不良、TiO₂光电性能欠佳及水热合成时间较长等问题，促进TiO₂复合材料在光生阴极保护领域的应用。

主权项

1.一种TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜的快速原位制备方法，其特征在于，该TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜，包括如下组分：TiO₂、BaTiO₃和RGO，其中，BaTiO₃在TiO₂表面通过原位反应生成TiO₂/BaTiO₃有序纳米管阵列，RGO则分布在TiO₂/BaTiO₃有序纳米管阵列的表面及管内；TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜以钛箔经阳极氧化得到的TiO₂有序纳米管阵列模板，以水热法为基础，采用微波为能量源，TiO₂有序纳米管阵列模板在Ba(OH)₂和GO的前驱体混合溶液中反应，使部分TiO₂有序纳米管阵列模板原位反应生成BaTiO₃的同时，将分散性好的RO原位还原，一步制备出的TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜；具体包括如下步骤：1）钛基表面TiO₂纳米管的制备：将钛箔超声清洗、化学抛光，然后以铂片为阴极，钛箔为阳极，在NH₄F和H₂O的甘油溶液中阳极氧化，阳极氧化后钛基表面TiO₂纳米管的直径为100 nm‑160 nm；2）前驱体混合溶液的制备：在搅拌条件下，将Ba(OH)₂溶解于水中，形成Ba(OH)₂的澄清溶液，称为A液；将氧化石墨烯GO溶解于水中，分散均匀后制得GO的水溶液，称为B液；在搅拌条件下，将A液缓慢滴加到B液中，形成前驱体混合溶液，称为C液,其中C液中Ba²⁺含量在0.005 mol/L–0.02 mol/L，GO含量在0.25 g/L‑0.80 g/L；3）TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜的制备：将步骤1）制备的TiO2纳米管试样与步骤2）制备的C液转移到聚四氟乙烯反应容器中，保持填充率为40%，设定微波水热反应仪的升温速率为5‑20℃/min，反应温度为120‑150℃，保温时间为5‑30min，进行微波水热合成反应；4）待反应完成，再经煅烧处理、随炉冷却至室温后，即得TiO₂/BaTiO₃/RGO三元复合光电薄膜。