[发明专利]一种双层电极的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种双层电极的制备方法及其应用，通过提拉浸渍的方法，在Ti板基底上附着一层TiO₂溶胶凝胶，经过煅烧后形成致密的TiO₂氧化膜，之后将通过水热法制备的锐钛矿{001}TiO₂纳米片通过电泳沉积技术沉积在上述制备的电极上，构筑成双层的D‑{001}TiO₂/Ti电极。与现有技术相比，本发明先在基底电极上附着一层致密的TiO₂氧化膜作为导电层，之后再通过电沉积的方法沉积一层锐钛矿{001}TiO₂纳米颗粒，制备成双层的D‑{001}TiO₂/Ti电极，增强了光生电子向基底电极再向外电路的传递，相比较于单层的S‑{001}TiO₂/Ti电极，D‑{001}TiO₂/Ti具有更好的光电化学性能，同时其光电催化氧化降解邻苯二甲酸二甲酯的效率提高了12％左右。

技术领域

本发明属于环境污染处理技术和材料化学领域，尤其涉及一种双层{001}TiO₂/Ti板电极(D-{001}TiO₂/Ti)的制备及其在高效光电催化去除邻苯二甲酸二甲酯中的应用。

背景技术

邻苯二甲酸酯类，俗称塑化剂，该物质能增加塑料的可塑性和柔韧性从而被广泛的应用于塑料工业中。由于其与塑料分子之间通过微弱的氢键或范德华力连接，因此，其结合力弱，很容易从塑料中扩散到外环境中，因而成为一种广泛存在的污染物之一，在大气、水体、土壤等环境介质中均可检测到该类污染物的存在。这类物质它具有类似生物激素的作用，会影响生物体的内分泌系统，会导致生物体繁殖能力下降、基因突变、神经系统和免疫系统受损等危害。

光电催化氧化技术是将光催化技术和电催化技术相结合一种降解污染物的方式，通过外加电场的作用，有效的避免了光催化剂在光照条件下产生的电子和空穴的复合，大大增加了载流子的浓度和寿命，从而提升光催化剂的光催化能力。

在光催化领域，TiO₂是被研究最多的一种光催化材料，其中由于TiO₂{001}晶面具有较高的表面能(0.92J·m^-2)，是(101)晶面(0.44J·m^-2)的两倍多，其在异相反应中表现出最高的光催化活性。因{001}晶面中含有100％五配位Ti原子(Ti_5c)，具有最大的表面能0.92J m^-2，从而具有更多的氧化活性位点，而具有高比例低配位原子的晶面通常在异相反应中活性较高，具有{001}晶面的TiO₂具有更强的光催化活性。通常锐钛矿{001}TiO₂是以粉末形态存在，在液相体系催化过程中往往存在着催化剂难回收，不可重复利用和导电性差的问题，限制了光电催化氧化技术的应用。电泳沉积技术能耗低、无污染、简单易行，可通过调节电压、反应时间等参数控制电极上催化剂的负载量。但是，由于{001}TiO₂纳米片在堆积过程中会与基底电极之间存在缝隙。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼备低阳极电势、提高光能利用率、具有高效催化氧化能力的双层D-{001}TiO₂/Ti电极，并用于高效光电催化氧化去除环境内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双层电极的制备方法，采用以下步骤：

(1)在磁力搅拌下，将氢氟酸滴加于钛酸异丙酯中，采用水热法得到纳米级{001}TiO₂白色粉末；