[发明专利]基于阳极氧化的一维TiO2纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光催化剂技术领域，特别是涉及一种基于阳极氧化的一维TiO₂纳米线的制备方法。

背景技术

随着经济的发展，水污染情况越发严重，光催化技术是近年来发展起来的废水处理技术。光催化剂是光照射下引起催化反应的物质，通过光催化反应，产生具有强氧化能力的羟基自由基和超级氧离子，来降解分解有机污染物质。

二氧化钛(TiO₂)是一种最广泛和深入的半导体光催化剂，广泛用于光催化领域。但TiO₂带隙较宽，只能在波长小于378nm的紫外区显示光化学活性，同时其光电子和空穴容易发生复合，从而降低光催化效率。

TiO₂纳米材料如纳米线、纳米管，比普通纳米颗粒有更高的表面积和体积比，可以提供相对较高的活性位点密度，有利于表面反应发生和敏化剂负载，而一维特性又使其在光生载流子分离和传递器件应用中拥有更快速的电荷载流子传输速率。也正因为这些优势，纳米TiO₂的合成获得了持续不断的关注与突破，这也直接推动了TiO₂材料的广泛应用。按照空间维度划分，TiO₂纳米材料可以简单分为一维、二维和三维纳米材料，其中一维结构获得了更为广泛的应用。

因此，针对上述问题，有必要提出一种基于阳极氧化的一维TiO₂纳米线的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于阳极氧化的一维TiO₂纳米线的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种基于阳极氧化的一维TiO₂纳米线的制备方法，所述制备方法包括：

S1、将钛片分别在丙酮和乙醇中超声清洗，并在氮气气氛下烘干；

S2、以NaF和NaHSO₄的水溶液为电解质，Cu片为对电极，施加20～30V的直流电对钛片进行阳极氧化1～2h，得到一维TiO₂纳米线；

S3、将氧化石墨烯在去离子水中超声分解，获得氧化石墨烯悬浮液；

S4、将一维TiO₂纳米线加入氧化石墨烯悬浮液中，再次超声处理后，调节溶液pH为6～8，在100～200℃下加热反应2～5h；

S5、将溶液加入高压釜中，在200～250℃下水热反应10～20h，并冷却烘干，得到石墨烯修饰的一维TiO₂纳米线。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2还包括：

将一维TiO₂纳米线在500℃下置于空气中晶化2h。

作为本发明的进一步改进，步骤S4中的氧化石墨烯和一维TiO₂纳米线的质量比为1:10～1:5。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中具体为：

调节溶液pH为7，在180℃下加热反应3h。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中高压釜水热反应温度为220℃，反应时间为15h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能够快速制备出管径、管长及壁厚可调的一维TiO₂纳米线，纳米管与基底钛片有更好的欧姆接触；且经过石墨烯修饰后的一维TiO₂纳米线能够进一步提高一维TiO₂纳米线的光催化性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一维TiO₂纳米线的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图1所示，本发明中一种基于阳极氧化的一维TiO₂纳米线的制备方法，包括：

S1、将钛片分别在丙酮和乙醇中超声清洗，并在氮气气氛下烘干；