專利名稱：一種制備Ag₂S摻雜TiO₂納米管電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備電極的方法，特別是涉及一種制備Ag2S摻雜TiO2納米管電極的方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈦(TiO2)是一種重要的無機(jī)半導(dǎo)體功能材料，具有濕敏、氣敏、介電效應(yīng)、 光電轉(zhuǎn)化及優(yōu)越的光催化性能等特性，在傳感器、介電材料、自清潔材料、太陽(yáng)能電池、光催化降解污染物等高科技領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，已成為國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研究的熱點(diǎn)之一。與一般的納米TiO2粉末相比，TW2納米管的特殊結(jié)構(gòu)使其具有更大的比表面積和更強(qiáng)的吸附能力，有望表現(xiàn)出更好的光催化性能和更高的光電轉(zhuǎn)化效率。然而，銳鈦礦型TiO2的禁帶寬度為3. 2 eV，只能吸收波長(zhǎng)小于387. 5 nm的太陽(yáng)光， 而到達(dá)地球表面的太陽(yáng)光中紫外光(λ < 400 nm)輻射部分只占了整個(gè)太陽(yáng)光能譜的4%左右，可見光含量約為45%，因此開發(fā)可見光響應(yīng)型光催化劑成為目前光催化領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。此外，TiO2光催化還存在量子效率偏低和降解速率不快的問題，其光子效率一般不超過10%，如何減少光生電子與空穴的復(fù)合幾率也是亟待解決的問題。已有研究表明，采用金屬離子摻雜、非金屬摻雜、貴金屬沉積、半導(dǎo)體復(fù)合和表面光敏化等方法對(duì)T^2進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿诫s或表面改性，不僅可有效地抑制光生電子和空穴的復(fù)合，而且能夠擴(kuò)展TiO2對(duì)可見光的吸收范圍從而提高其光催化性能。通過窄禁帶的半導(dǎo)體改性TiO2是目前關(guān)注比較多的課題，但目前使用較多的窄帶隙半導(dǎo)體在提高T^2光催化活性的同時(shí)也對(duì)人類和環(huán)境造成了巨大潛在危害，這些物質(zhì)如 CdS和PbS等，都可能造成二次污染。作為一種重要的硫族化合物，硫化銀(Ag2S),它的禁帶寬度為0.92 eV相比于TiO2要窄得多，同時(shí)它所具有的毒性也要比CdS或PbS低。雖然現(xiàn)在關(guān)于用Ag或Ag2O對(duì)TW2摻雜改性的研究已有很多，但關(guān)于使用Ag2S顆粒對(duì)高度有序， 自組裝T^2納米管摻雜的研究報(bào)道還很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備Ag2S摻雜TW2納米管電極的方法。用這種方法制得Ag2S摻雜的TiO2納米管電極，Ag2S顆粒小，分布均勻，用于光電催化氧化有機(jī)物具有良好的降解效果。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
制備Ag2S摻雜TiA納米管電極的方法，所述方法包括以下制備步驟
(1)Ti基片的預(yù)處理將純鈦片裁成50mmX60 mm的小片，依次經(jīng)600#、1000#的金剛砂紙打磨至看不到明顯劃痕，再依次在蒸餾水，丙酮中超聲浸漬清洗10分鐘，最后將HF，濃 HNO3, H20按1:4:5的體積比制成化學(xué)拋光液，將清洗好的鈦片放入拋光液中浸泡1分鐘直到看不到明顯氣泡產(chǎn)生；之后用去離子水清洗，在真空干燥箱中干燥備用；
(2)TiO2納米管電極的制備采用量程為0-30V的穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，陽(yáng)極為鈦片，鉬網(wǎng)作陰極，電解液為0. 5 wt%NH4F和0. 5 mol/L Na2SO4水溶液，溶液的pH值用NaOH及H2S04調(diào)節(jié)至3;陽(yáng)極氧化電壓范圍為20-25 V，極化時(shí)間為60-120 min，在磁力攪拌下室溫進(jìn)行；制得的鈦片樣品經(jīng)蒸餾水清洗，于空氣中干燥后，置于馬弗爐中，于空氣氛圍中500 °C下煅燒 3 h ；
(3) Ag2S摻雜TiA納米管電極的制備將制得的TiA納米管依次浸入到0. 001 mol/L AgNO3的甲醇溶液，甲醇溶液，0. 001 mol/L Na2S的甲醇溶液，甲醇溶液，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)；重復(fù)以上步驟制得不同摻雜量的Ag2S摻雜TW2納米管電極；將電極在真空干燥箱中150 V 干燥1 h，制得Ag2S摻雜TiO2納米管電極。所述的制備Ag2S摻雜TiA納米管電極的方法，其將TiA納米管電極浸入到0. 001 mol/L AgNO3的甲醇溶液，甲醇溶液，0. 001 mol/L Na2S的甲醇溶液，甲醇溶液，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，得到一次Ag2S摻雜的TW2納米管電極；重復(fù)上述步驟，利用不同次數(shù)循環(huán)，可得到不同摻雜量的Ag2S摻雜的TW2納米管電極。所述的制備Ag2S摻雜TW2納米管電極的方法，其所述的重復(fù)上述步驟，經(jīng)1(Γ16 次循環(huán)得到的Ag2S摻雜的TiA納米管電極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
本發(fā)明以PH為3的0. 5 wt%NH4F和0. 5 mol/L Na2SO4水溶液為電解質(zhì)，在2(Γ25 V的電壓下，采用陽(yáng)極氧化法在Ti基片上制備TW2納米管，經(jīng)500°C熱處理后的TW2納米管。 將制得的TiO2納米管依次浸入到0. 001 mol/L AgNO3的甲醇溶液，甲醇溶液，0. 001 mol/L Na2S的甲醇溶液，甲醇溶液，得到Ag2S摻雜的T^2納米管電極。重復(fù)2的步驟制得不同摻雜量的Ag2S摻雜TW2納米管電極。用這種方法制得Ag2S摻雜的TW2納米管電極，Ag2S顆粒小，分布均勻，用于光電催化氧化有機(jī)物具有良好的降解效果。


圖1為摻雜10次數(shù)A&S后的TiA納米管電極的SEM圖； 圖2為摻雜16次數(shù)Ag2S后的TW2納米管電極的SEM圖3為摻雜25次數(shù)Ag2S后的TW2納米管電極的SEM圖； 圖4為不同摻雜次數(shù)的Ag2S摻雜T^2納米管電極的甲基橙光電催化脫色率。注本發(fā)明的圖1一圖4為產(chǎn)物狀態(tài)的分析示意圖或照片，圖中文字或影像不清晰并不影響對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的理解。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
將純鈦片裁成50 mmX60 mm的小片，依次經(jīng)600#、1000#的金剛砂紙打磨至看不到明
顯劃痕，再依次在蒸餾水，丙酮中超聲浸漬清洗10分鐘，最后將HF，濃ΗΝ03，Η20按1:4:5的體積比制成化學(xué)拋光液，將清洗好的鈦片放入拋光液中浸泡1分鐘直到看不到明顯氣泡產(chǎn)生。之后用去離子水清洗，在真空干燥箱中干燥備用。采用量程為0-30V的穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，陽(yáng)極為鈦片，鉬網(wǎng)作陰極，電解液為0.5 wt%NH4F和0. 5 mol/L Na2SO4水溶液，溶液的pH值用NaOH及H2SO4調(diào)節(jié)至3。陽(yáng)極氧化電壓范圍為20-25 V，極化時(shí)間為60-120 min，在磁力攪拌下室溫進(jìn)行。制得的鈦片樣品經(jīng)蒸餾水清洗，于空氣中干燥后，置于馬弗爐中，于空氣氛圍中500 °C下煅燒3 h。將制得的TiA納米管依次浸入到0. 001 mol/L AgNO3的甲醇溶液，甲醇溶液， 0. 001 mol/L Na2S的甲醇溶液，甲醇溶液，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。重復(fù)以上步驟制得不同摻雜量的 Ag2S摻雜TiO2納米管電極。將電極在真空干燥箱中150 °C干燥1 h，制得Ag2S摻雜TiO2納米管電極。制得電極的表面形貌見附圖廣3。采用三電極系統(tǒng)測(cè)試Ag2S摻雜TW2納米管電極的光電催化性能，以0. 1 mol/L的 NaNO3溶液為電解質(zhì)，氙燈平行光源為模擬太陽(yáng)光源，RST3000型電化學(xué)工作站為電源，在自制石英反應(yīng)器中，以制備的Ag2S摻雜TW2納米管電極為工作電極，鉬網(wǎng)為對(duì)電極，Ag/AgCl 電極為參比電極的三電極系統(tǒng)降解甲基橙(M0)，濃度為20 mg/L，外加偏壓為800 mV，降解時(shí)間為3 h。不同摻雜次數(shù)的Ag2S摻雜TiO2納米管電極的光電催化(PEC)降解甲基橙的效率見附圖4。測(cè)試結(jié)果表明采用光電催化氧化甲基橙效果明顯，摻雜次數(shù)增加，甲基橙降解率增加，但是摻雜16次、25次時(shí)甲基橙的脫色率都比摻雜10次對(duì)應(yīng)的脫色率低，故摻雜量以摻雜10次時(shí)降解效果最佳。相比于未摻雜的TW2納米管電極，Ag2S摻雜10次的TW2納米管電極降解60分鐘后降解率可達(dá)到83 %，提高了近20 %。
權(quán)利要求
1.制備Ag2S摻雜TiO2納米管電極的方法，其特征在于，所述方法包括以下制備步驟(1)Ti基片的預(yù)處理將純鈦片裁成50mmX60 mm的小片，依次經(jīng)600#、1000#的金剛砂紙打磨至看不到明顯劃痕，再依次在蒸餾水，丙酮中超聲浸漬清洗10分鐘，最后將HF，濃 HNO3, H20按1:4:5的體積比制成化學(xué)拋光液，將清洗好的鈦片放入拋光液中浸泡1分鐘直到看不到明顯氣泡產(chǎn)生；之后用去離子水清洗，在真空干燥箱中干燥備用；(2)TiO2納米管電極的制備采用量程為0-30V的穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，陽(yáng)極為鈦片，鉬網(wǎng)作陰極，電解液為0. 5 wt%NH4F和0. 5 mol/L Na2SO4水溶液，溶液的pH值用NaOH及H2S04調(diào)節(jié)至3;陽(yáng)極氧化電壓范圍為20-25 V，極化時(shí)間為60-120 min，在磁力攪拌下室溫進(jìn)行；制得的鈦片樣品經(jīng)蒸餾水清洗，于空氣中干燥后，置于馬弗爐中，于空氣氛圍中500 °C下煅燒 3 h ；(3)Ag2S摻雜TiA納米管電極的制備將制得的TiA納米管依次浸入到0. 001 mol/L AgNO3的甲醇溶液，甲醇溶液，0. 001 mol/L Na2S的甲醇溶液，甲醇溶液，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)；重復(fù)以上步驟制得不同摻雜量的Ag2S摻雜TW2納米管電極；將電極在真空干燥箱中150 V 干燥1 h，制得Ag2S摻雜TiO2納米管電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Ag2S摻雜T^2納米管電極的方法，其特征在于，所述的將TiO2納米管電極浸入到0.001 mol/L AgNO3的甲醇溶液，甲醇溶液，0. 001 mol/L Na2SW 甲醇溶液，甲醇溶液，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，得到一次Ag2S摻雜的TiO2納米管電極；重復(fù)上述步驟， 利用不同次數(shù)循環(huán)，可得到不同摻雜量的Ag2S摻雜的T^2納米管電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Ag2S摻雜TW2納米管電極的方法，其特征在于，所述的重復(fù)上述步驟，經(jīng)1(Γ16次循環(huán)得到的Ag2S摻雜的TiA納米管電極。
全文摘要
制備Ag2S摻雜TiO2納米管電極的方法，涉及一種制備電極的方法。該方法制備電極的步驟(1)采用陽(yáng)極氧化法在Ti基片上制備TiO2納米管，(2)以0.001mol/LAgNO3的甲醇溶液和0.001mol/LNa2S的甲醇溶液為電解質(zhì)，利用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法將Ag2S摻雜在TiO2納米管表面，制得Ag2S摻雜的TiO2納米管電極。用這種方法制得Ag2S摻雜的TiO2納米管電極，Ag2S顆粒小，分布均勻，用于光電催化氧化有機(jī)物具有良好的降解效果。制得的TiO2納米管電極，可以顯著提高電極的光電催化性能。
文檔編號(hào)C01G5/00GK102534725SQ20121000881
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉東斌, 寧志高, 李士鳳, 李飛, 樊麗輝, 申延明 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工大學(xué)