[发明专利]大面积氧化钛纳米管薄膜、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种大面积氧化钛纳米管薄膜，其特征在于，所述氧化钛纳米管薄膜包括：

由碳纳米管有序薄膜形成的模板；

以及，包覆在组成所述模板的碳纳米管的外壁上的纳米二氧化钛层。

2.根据权利要求1所述的大面积氧化钛纳米管薄膜，其特征在于：由所述碳纳米管与包覆在其外壁上的纳米二氧化钛层形成的二氧化钛纳米管的管径为2～400nm，氧化钛纳米管薄膜中二氧化钛纳米管的取向一致，且所述二氧化钛纳米管的长度为50-2000μm。

3.根据权利要求1所述的大面积氧化钛纳米管薄膜，其特征在于：

所述碳纳米管有序薄膜是采用可纺丝碳纳米管阵列拉制形成的，其厚度在100微米以下。

4.一种低温一步制备大面积氧化钛纳米管薄膜的方法，其特征在于，该方法具体为：以碳纳米管有序薄膜为模板，以可挥发的含钛有机化合物为钛源，在300～800℃的沉积温度下，经化学气相沉积法在组成所述模板的碳纳米管上包裹纳米二氧化钛层，形成二氧化钛纳米管薄膜。

5.根据权利要求4所述的低温一步制备大面积氧化钛纳米管薄膜的方法，其特征在于，该方法包括如下具体步骤：

i将碳纳米管薄膜以基底材料承载或悬空的方式放置在反应容器中；

ii以鼓泡方式或蒸发方式将可挥发的含钛有机化合物作为钛源引入上述反应容器中，控制反应温度在300～800℃，并控制反应时间在1～30min；

iii上述反应结束后，停止通钛源，维持上述反应温度5～60min；

iv将反应体系自然冷却至室温，形成二氧化钛纳米管薄膜。

6.根据权利要求5所述的低温一步制备大面积氧化钛纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述反应温度为300-800℃。

7.根据权利要求4所述的低温一步制备大面积氧化钛纳米管薄膜的方法，其特征在于，该方法具体为：

在真空条件下，以碳纳米管有序薄膜为模板，以钛靶材为钛源，采用物理气相沉积法在组成所述模板的碳纳米管上沉积纳米钛层，其后在空气中氧化处理所述纳米钛层，形成二氧化钛纳米管薄膜；

或者，在真空条件下，以碳纳米管有序薄膜为模板，以二氧化钛靶材为钛源，采用物理气相沉积法在组成所述模板的碳纳米管上沉积纳米二氧化钛层，形成二氧化钛纳米管薄膜。

8.根据权利要求5或7所述的低温一步制备大面积氧化钛纳米管薄膜的方法，其特征在于，该方法中，在完成于模板中的碳纳米管上包裹纳米二氧化钛层之后，还对形成的二氧化钛纳米管薄膜在600～1000℃进行退火处理，实现纳米二氧化钛层从氧化钛晶型向晶红石相的转变，得到晶红石相的二氧化钛纳米管薄膜。

9.如权利要求1所述大面积氧化钛纳米管薄膜作为光电一体催化剂材料的应用。

10.根据要求9所述的大面积氧化钛纳米管薄膜作为光电一体催化剂材料的应用，其特征在于，所述应用的方法为：在光催化过程中，向所述大面积氧化钛纳米管薄膜施加一个正的偏压，令生成的光生电子有效分离。