[发明专利]钛合金表面抗凝血氧化钛薄膜的光电催化氧化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金表面抗凝血氧化钛薄膜的光电催化氧化制备方法，更确切地说是一种可在钛合金基体表面原位光电催化氧化合成抗凝血氧化钛薄膜的新方法，属于陶瓷薄膜合成技术领域。

背景技术

氧化钛薄膜具有独特的抗凝血性能、光催化性能，在临床医学、废水光催化处理等领域有广泛的应用前景。通常用于制备氧化钛薄膜有高温氧化法、等离子注入和沉积、溶胶-凝胶等方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种可在钛合金基体表面原位光电催化氧化合成抗凝血氧化钛薄膜的新方法。

技术方案：本发明将环保领域用于去除污水中有机污染物的光电催化氧化技术应用于制备氧化钛薄膜。以钛合金为阳极的光电催化氧化具有高级氧化与电化学氧化协同效应。在光电催化氧化过程，根据在酸性溶液中溶解氧可被发生两电子的电化学还原反应生成H₂O₂的电极反应原理：

O₂+2H⁺+2e→H₂O₂    E⁰＝0.682V

可利用阴极电催化反应在电解质溶液中持续自生成H₂O₂，如同时对H₂O₂施加紫外光(UV)催化分解作用，就可以为钛合金高级氧化反应提供自生的羟自由基·OH稳定来源，羟自由基·OH的产生机理如下：

H₂O₂+UV→2·OH

H₂O₂+·OH→HOO·+H₂O

HOO·+H₂O₂→·OH+H₂O+O₂

阳极钛合金自身可失电子发生阳极氧化，从而可在钛合金阳极形成具有高级氧化与电化学氧化协同效应的光电催化氧化反应，并在钛合金原位氧化生成氧化钛薄膜。

本发明是通过以下技术方案加以实现：以钛合金基体为阳极，以石墨为阴极材料，以浓度为0.01mol/L-1.00mol/L的Na₂SO₄水溶液为电解质，同时用紫外光照射电解质溶液，电解质溶液pH值为1-5，并在阴极附近电解质溶液中持续通入空气或氧气，在电极电流0.1A-5.0A作用下，在酸性电解质溶液中溶解氧被阴极电催化反应还原生成H₂O₂，所生成H₂O₂在外加紫外光(UV)催化分解作用下进一步分解并持续生成羟自由基·OH，从而对钛合金基体进行高级氧化处理，同时钛合金基体自身可失电子发生阳极氧化，处理10min-24h后，取出样品并在丙酮和制备去离子水中分别超声清洗10分钟，即可在钛合金表面获得氧化钛薄膜。

有益效果：本发明采用的技术方案是在相对低温(小于100℃)下，通过具有高级氧化与电化学氧化协同效应的光电催化氧化反应，在钛合金表面原位氧化生成氧化钛薄膜。整个制备过程无需高温处理，因此，该技术能在制备氧化钛薄膜的同时不影响到钛合金基体的体性能。

附图说明

图1是采用本发明方法制备的氧化钛薄膜的扫描电镜SEM照片；其中图1a和图1b分别为在Ti-50.8at％Ni合金基体表面采用了本发明方法制备的氧化钛薄膜的低倍和高倍表面形貌。

图2是采用本发明方法制备的氧化钛薄膜中元素Ti2p(图2a)和Ni2p(图2b)的X射线光电子能谱图，图2a表明氧化钛薄膜中Ti为正四价，对应二氧化钛，而图2a表明样品表面无Ni，Ti-50.8at％Ni合金基体表面被二氧化钛薄膜完全覆盖。

具体实施方式