[发明专利]一种二氧化钛纳米管电极的掺杂氮方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钛纳米管电极的掺杂氮方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将纯钛片进行预处理；步骤2、配置电解液，将经步骤1处理后的钛片进行阳极氧化制备TiO₂纳米管电极；步骤3、利用可控低温等离子体放电装置将经步骤2得到的TiO₂纳米管电极进行等离子体掺氮改性，得到改性的TiO₂纳米管电极；解决了现有技术中存在的二氧化钛纳米材料掺氮操作复杂的问题。

技术领域

本发明属于二氧化钛纳米材料改性方法技术领域，涉及一种二氧化钛纳米管电极的掺杂氮方法。

背景技术

光催化材料近年来一直是材料科学和催化科学研究的热点。TiO₂光催化剂具有稳定、催化效率高、无污染、无毒等特点，它在处理有毒、难降解有机污染物方面所表现出的特殊优势已被人们高度重视和关注。

TiO₂带隙能较大，光生载流子的复合率高，太阳能的利用率低，量子效率低，因此需要通过改性来提高基于TiO₂光催化剂的可见光的利用率和减少电子-空穴对的复合几率。目前具体改性方法有离子掺杂、孔结构形貌控制、贵金属沉积、半导体复合、共掺杂等方法。金属离子掺杂和重金属沉积虽然可以改善TiO₂在可见光下的活性，但由于金属离子容易形成电子-空穴的复合中心，需精确控制掺杂浓度，浓度过高，极易产生金属簇，阻塞TiO₂表面，使TiO₂在紫外光下的活性下降或者可见光下的活性远低于紫外光下的活性；同时金属掺杂成本较高且使TiO₂的稳定性变差。非金属元素掺杂可使TiO₂禁带宽度变窄，拓宽其光谱影响范围。目前，非金属元素N的掺杂已成为近年来的研究热点。N掺杂改性TiO₂纳米管阵列多是采用溅射法、脉冲激光沉积法、化学气相沉积法。采用N掺杂改性TiO₂纳米材料的特点是使其沉积的薄膜附着力好且化学组成与结构可调，能量高度集中。但是，现有的N掺杂改性TiO₂纳米材料采用的方法都存在装置操作复杂、设备成本较高、对操作条件较为严格、对能量的要求较高、获得的产物纯度不高、污染较为严重等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化钛纳米管电极的掺杂氮方法，解决了现有技术中存在的二氧化钛纳米材料掺氮操作复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种二氧化钛纳米管电极的掺杂氮方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将纯钛片进行预处理；

步骤2、配置电解液，将经步骤1处理后的钛片进行阳极氧化制备TiO₂纳米管电极；

步骤3、利用可控低温等离子体放电装置将经步骤2得到的TiO₂纳米管电极进行等离子体掺氮改性，得到改性的TiO₂纳米管电极；

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、选取表面光滑的钛片；

步骤1.2、将选取取的钛片放入盛有丙酮的烧杯中，再将烧杯放入超声波清洗器中，进行超声处理；

步骤1.3、将经步骤1.2处理后的钛片取出，放入盛有质量分数99.7％的无水乙醇烧杯中，继续将烧杯放入超声波清洗器中，进行超声处理；

步骤1.4、将经步骤1.3处理后的钛片用蒸馏水反复清洗，烘干，备用。

步骤1.2中超声处理在温度75～85℃、功率75～85W条件下进行，超声处理时间为55～65min。

步骤1.3中超声处理在温度75～85℃、功率75～85W的条件下进行，超声处理时间为55～65min。