[发明专利]一种铋系半导体Bi2MO6复合TiO2纳米管阵列的制备方法

说明书

本发明提供了一种铋系半导体Bi₂MO₆复合TiO₂纳米管阵列的制备方法，属于纳米复合材料技术领域。具体制备方法的步骤为：首先通过电化学阳极氧化法在金属钛或钛合金表面制备TiO₂纳米管阵列，然后对其进行半导体复合，制备得到了一种铋系半导体Bi₂MO₆复合的TiO₂纳米管阵列。该半导体复合材料制备方法简单，化学稳定性好，具有独特的纳米异质结结构，这种特殊的构造可以有效抑制光生电子‑空穴对的复合，使光电转换效率增高，为高性能光电转换材料的开发和应用提供思路。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，特别是涉及一种铋系半导体Bi₂MO₆复合TiO₂纳米管阵列的制备。

背景技术

近年来，能源缺失和环境污染越来越严重，对环境的保护以及新能源的研究已成为全世界的焦点。TiO₂纳米管阵列由于具有结构排列高度有序、比表面积大、化学稳定性好、耐光侵蚀、无毒性且廉价等优点引起了人们广泛的关注。然而由于TiO₂是宽禁带半导体，这致使TiO₂纳米管阵列对可见光的利用率较低，大大限制了其在光电转换方面的应用。因此，人们致力于探寻合适的手段对其进行改性处理。

TiO₂纳米管阵列的改性方法有很多种，其中半导体复合是有效手段之一。铋系半导体材料具有带隙较窄、比表面积大和可见光催化活性高等优良特质，且其制备可控性高，可以利用简单的手段制得。除此之外，铋系半导体与TiO₂复合会形成异质结，这种独特的构造，可以减少光生电子空穴分散到它的外表面的间隔，有效抑制它们的复合，这极大地引起了人们的兴趣，并希望利用它来对TiO₂纳米管阵列进行复合改性处理。

发明内容

本发明针对传统改性方法的缺陷，通过电化学阳极氧化法在金属钛或钛合金表面首先制备TiO₂纳米管阵列，然后对其进行半导体复合，制备得到了一种铋系半导体Bi₂MO₆复合的TiO₂纳米管阵列，为高性能光电转换材料开发和应用提供支持。

具体的，本发明提供的一种铋系半导体Bi₂MO₆复合TiO₂纳米管阵列的制备方法，具体按照以下步骤实施：

S1：在含钛金属基体上，通过阳极氧化法制备TiO₂纳米管有序阵列；

S2：通过水热法将Bi₂MO₆与TiO₂纳米管阵列进行复合，制备得到一种铋系半导体Bi₂MO₆复合的TiO₂纳米管阵列。

优选地，所述Bi₂MO₆，M可以为W和Mo中的一种或两种。

优选地，所述含钛金属基体为金属钛或钛合金。

优选地，S1的具体步骤为：

S11：选用电解液为0.1mol/L H₃PO₄+0.5wt%NH₄F的水溶液；

S12：将含钛金属基体在0.1mol/L H₃PO₄+0.5wt%NH₄F电解液体系中，于20～60V下阳极氧化1～24h，在含钛金属基体表面生长出高度有序的TiO₂纳米管阵列。

更优选地，S2的具体步骤为：