[发明专利]一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料，其特征在于，包括垂直设置在衬底上的TiO₂纳米棒和纳米棒表面的Co₃O₄纳米颗粒，在每一平方厘米的衬底上二氧化钛纳米棒的质量为1mg，四氧化三钴纳米颗粒质量为二氧化钛纳米棒质量的0.12—7.5％，其中，TiO₂纳米棒的长度为600-900nm，纳米棒的直径为120-150nm，Co₃O₄纳米颗粒直径为5-20nm。

2.根据权利要求1所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料，其特征在于，四氧化三钴纳米颗粒质量为二氧化钛纳米棒质量的2.5—7.5％。

3.根据权利要求1所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料，其特征在于，TiO₂纳米棒呈纳米棒状，所述纳米棒垂直生长于衬底FTO导电玻璃上，衬底为FTO导电玻璃。

4.根据权利要求1所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料，其特征在于，TiO₂纳米棒的长度为700-800nm，直径为120-140nm。

5.根据权利要求1所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料，其特征在于，Co₃O₄纳米颗粒直径为10—16nm。

6.一种如权利要求1-5任一所述的光电催化制备双氧水的半导体阳极材料的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行

步骤1，将衬底置于二氧化钛纳米棒前驱体溶液中进行水热生长，水热温度为120-180℃，水热时间为6—15小时，然后将样品洗净干燥后在450—520摄氏度下进行焙烧，得到垂直生长二氧化钛纳米棒的衬底；

步骤2，在步骤1制备的垂直生长二氧化钛纳米棒的衬底上设置均匀分散四氧化三钴的水溶液，以使二氧化钛纳米棒表面设置四氧化三钴，在450—520摄氏度下进行焙烧以得到Co₃O₄/TiO₂复合光电阳极材料。

7.根据权利要求6所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，水热温度为150-180℃，水热时间为8—12小时，焙烧温度为480—500摄氏度，焙烧时间为2—6小时。

8.根据权利要求6所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，焙烧温度为480—500摄氏度，焙烧时间为2—6小时。

9.根据权利要求6所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，二氧化钛纳米棒前驱体溶液按照下述步骤进行制备：

(1)将等体积比的去离子水和浓盐酸搅拌以充分混合均匀，得到二氧化钛纳米棒前驱体a溶液，浓盐酸为质量百分数35—38％的氯化氢水溶液；

(2)在二氧化钛纳米棒前驱体a溶液中添加质量百分数大于98％的钛酸四正丁酯，充分搅拌以混合均匀，得到二氧化钛纳米棒前驱体b溶液，其中钛酸四正丁酯和步骤(1)中去离子水的体积比为(0.3—1)：20；

(3)在二氧化钛纳米棒前驱体b溶液中添加氯化钠水溶液，充分搅拌以混合均匀，得到二氧化钛纳米棒前驱体溶液，氯化钠水溶液和步骤(1)中去离子水的体积比为(3—8)：20，氯化钠水溶液中氯化钠浓度为1—5mol/L。

10.根据权利要求9所述的一种光电催化制备双氧水的半导体阳极材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，二氧化钛纳米棒前驱体溶液的制备过程中，钛酸四正丁酯和步骤(1)中去离子水的体积比为(0.5—0.8)：20；氯化钠水溶液和步骤(1)中去离子水的体积比为(3—5)：20。