[发明专利]一种g-C3N4纳米片修饰的TiO2纳米管阵列及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米材料和光电催化及光电化学检测技术领域，具体涉及一种g‑C₃N₄纳米片修饰的TiO₂纳米管阵列，细小弥散的g‑C₃N₄纳米片均匀分布于TiO₂纳米管阵列内部。本发明的g‑C₃N₄纳米片修饰TiO₂纳米管阵列是通过在阳极氧化法制备的TiO₂纳米管阵列表面气相沉积g‑C₃N₄纳米片获得。相比较其它方法制备的g‑C₃N₄/TiO₂复合纳米管阵列，气相沉积的g‑C₃N₄纳米片尺寸更小，与TiO₂纳米管之间接触充分、结合良好、不易脱落且分布均匀，既能够提高TiO₂纳米管阵列在紫外光照射下的光电化学性能，又能拓宽其光谱响应范围，可有效应用于光电催化和光电化学检测技术领域。

技术领域

本发明涉及纳米材料和光电催化及光电化学检测技术领域，具体涉及一种g-C₃N₄纳米片修饰的TiO₂纳米管阵列及其制备方法。

背景技术

随着社会的进步，人们的生活水平提高了，但是越来越多的工业废弃物、生活垃圾、残留农药和化肥等有机污染物通过各种途径进入人类赖以生存的水体中。因此，需要一种绿色、环保、可靠的方法解决有机污染物的问题。目前，光催化及光电催化降解技术受到许多研究工作者的青睐，其中TiO₂纳米材料在光催化及光电催化降解水体有机污染物及检测方面具有很好的发展前景。相对于其他纳米结构，TiO₂纳米管具有大的比表面积和强的吸附性能，易于吸附物质。因此，在光催化及光电催化降解有机污染物方面受到广泛关注。但是，TiO₂纳米管禁带宽度较大，仅在紫外光下容易响应，且其光生电子-空穴在迁移过程中极易复合。如何能降低TiO₂纳米管的光生电子-空穴复合几率，拓展光吸收范围，从而提高其光催化及光电催化降解能力，采用窄带隙半导体和贵金属纳米颗粒修饰是常用的方法。其中，g-C₃N₄作为目前研究比较热门的一种半导体材料，禁带宽度较窄，并具有良好可见光响应，能够极大地提高TiO₂纳米管光吸收能力，降低其光生电子-空穴复合几率，从而提高其光电转换效率。传统的制备g-C₃N₄纳米片修饰TiO₂纳米管的方法是将TiO₂纳米管直接和三聚氰胺或者尿素放在一起在马弗炉中煅烧，通过有机物前驱体的热缩聚过程生成g-C₃N₄纳米片来修饰TiO₂纳米管。该方法制备的g-C₃N₄纳米片在TiO₂纳米管表面团聚现象比较严重，尺寸不易控制，容易堵住TiO₂纳米管的管口，不利于载荷子的传输。因此需要一种有效的方法来制备细小弥散g-C₃N₄纳米片修饰的TiO₂纳米管。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是：提供一种g-C₃N₄纳米片修饰的TiO₂纳米管阵列及其制备方法，旨在获得细小弥散的g-C₃N₄并使其在TiO₂纳米管阵列表面均匀分布，降低团聚现象，以提高TiO₂纳米管在紫外光照射下的光电化学性能，又能拓宽其光谱响应范围，可有效应用于光电催化和光电化学检测技术领域。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：