[发明专利]一种制备氢氧化钴修饰二氧化钛光阳极的方法

说明书

技术领域

本发明属于光阳极修饰技术领域，特别涉及一种氢氧化钴修饰二氧化钛光阳极的方法。

背景技术

二氧化钛作为一种N型半导体材料，是一种非常好的光催化剂。首先，二氧化钛禁带较宽，可以吸收波长小于384nm的紫外线；其次，二氧化钛的催化活性非常强，光生载流子易于发生氧化还原反应，可降解溶液中污染物，也可用于光解水；最后，二氧化钛在光照下非常稳定，不会发生光腐蚀，且自身无毒。

由于半导体材料二氧化钛只能吸收波长较小的紫外光且光生电子空穴易复合，在光电催化应用方面受到了很大的限制，因此对其进行改性以提升其吸光范围显得尤为重要。复合是改进半导体性能的一种有效手段。将二氧化钛与禁带宽度较小的半导体进行复合，形成耦合。在光照情况下，半导体受到光的激发，产生的电子和空穴分别存在不同半导体的导带和价带上，进而电子和空穴进行转移，有效实现电子空穴的分离，扩大光响应，提高光催化活性。而钴作为一种析氢催化活性较高的金属，其氧化物具有很高的电子导电性和化学稳定性，对氧吸脱附也很容易，因此有较高的析氢催化活性。在光电催化领域也具有不可小觑的地位。

由于二氧化钛、钴在光电催化方面都具有很高的研究价值，所以将二者进行结合，可以有效地增加光的利用率并且抑制电子空穴的复合以提升析氧反应的活性，可以很好地解决二氧化钛在光电催化领域现有的一些缺点。

因此，如何抑制光催化过程中电子-空穴对的复合、提高材料的比表面积和拓展二氧化钛光谱响应范围是研究二氧化钛光催化性质的核心问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种氢氧化钴修饰二氧化钛光阳极的方法，提高作为光阳极材料的二氧化钛的光电性能。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

常温搅拌下电沉积的方法，使阳极氧化的二氧化钛表面沉积氢氧化钴，提高其光电性能，包括以下步骤：

步骤1)阳极氧化的工作电极采用纯钛片(99％)，对电极为碳棒，以氟化铵，水，乙二醇的有机溶液为电解液，施加电压，阳极氧化二氧化钛光阳极。

步骤2)电沉积氢氧化钴采用在酸性硝酸钴水溶液中，以二氧化钛为工作电极，铂片为对电极，银氯化银电极为参比电极，在常温搅拌下施加电压，得到沉积氢氧化钴的二氧化钛光阳极。

进一步的，所述的阳极氧化的氟化铵有机溶液的浓度为0.3～0.5wt％。

进一步的，所述的阳极氧化的电压为30～60V，若电压过低，则形成的TiO₂纳米管速度较慢，孔径较小；若电压过高，则反应速度过快，不利于形成规整有序的TiO₂纳米管。

进一步的，所述的阳极氧化的时间为0.2～8小时。

进一步的，所述的二氧化钛煅烧温度为450℃。

进一步的，所述的电沉积的硝酸钴溶液的浓度为0.01～0.5mol/L。

进一步的，所述的电沉积的电压为-0.8～-1.2V。

与现有技术相比，本发明的效果及优点是：

(1)常温下进行阳极氧化及电沉积，得到Co(OH)₂/TiO₂的复合材料，较高提高了二氧化钛的光电流，操作简便并降低了能源消耗；

(2)阳极氧化及电沉积设备简单，较易达到工业化生产的规模和要求；

(3)Co(OH)₂/TiO₂的复合材料比较稳定。

由上述优点可见，本发明对提高作为光阳极材料的二氧化钛的光电性能有重要意义。

附图说明

图1实施例1中，阳极氧化二氧化钛的扫描电镜图。

图2实施例1中，二氧化钛沉积氢氧化钴前后的光电流图。

具体实施方式

以下通过具体实施例结合附图详细说明本发明的技术及特点，但这些实施例并非用以限定本发明的保护范围。

常温下电沉积的方法，在阳极氧化的二氧化钛上电沉积氢氧化钴，提高其光电性能，包括以下步骤：

步骤1)阳极氧化的工作电极采用纯钛片，对电极为碳棒，以氟化铵，水，乙二醇的有机溶液为电解液，施加电压，阳极氧化二氧化钛光阳极。

步骤2)电沉积氢氧化钴采用在硝酸钴水溶液中，以二氧化钛为工作电极，铂片为对电极，银氯化银电极为参比电极，在常温搅拌下施加电压，得到沉积氢氧化钴的二氧化钛光阳极。

进一步的，所述的阳极氧化的氟化铵有机溶液的浓度为0.5wt％。

进一步的，所述的阳极氧化的电压为60V。

进一步的，所述的阳极氧化的时间为30min。