[发明专利]一种二氧化钛介孔薄膜材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种二氧化钛介孔薄膜材料、制备方法及应用，步骤如下：按照化学计量比将Re和Sm的氧化物溶于硝酸水溶液中，得到Re和Sm的硝酸盐溶液为溶液A；将软模板剂溶解于乙醇溶剂得到溶液B；将钛源和二乙醇胺分散于乙醇水溶液中，剧烈搅拌条件下滴加无水乙醇和蒸馏水混合物，得到钛溶胶C；将溶液A分散于乙醇水溶液中，滴加至溶胶溶胶C中，得到Re/Sm掺杂溶胶D；将溶液B以滴加的方式分散至上述溶胶D中，得到溶胶E；基材预处理，用浸渍‑提拉法或旋转涂布法以溶胶E为前驱体在基材上制湿膜；湿膜干燥后采用分段升温的方式进行热处理制备得到二氧化钛介孔薄膜；本发明制备的一种二氧化钛介孔薄膜材料具有较高的光催化活性。

技术领域

本发明属于光电催化材料技术领域，具体涉及一种二氧化钛介孔薄膜材料、制备方法及应用。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)由于其优异的光电转化及物化性能成为半导体光催化材料中的研究热点。TiO₂在能量大于其禁带宽度的光照射下，产生电子与空穴对，然后光生电子迁移至催化剂表面实现光生载流子的有效分离，光生空穴的强氧化能力以及导带电子的还原能力使其能有效地氧化还原大部分有机物及一些金属离子，因此，二氧化钛在染料废水治理方面具有重大意义。但是由于其禁带宽度为3.2eV，因此只能吸收(近)紫外光且实际催化剂光生电子-空穴复合率高，因此光利用率(尤其最具使用价值的太阳光)较低，光催化活性不高，因此，单纯的二氧化钛光催化性能并不能满足日益严重的污水处理需求。为了提高二氧化钛的光催化性能，需要对其进行改性，制备出具有更高催化活性的二氧化钛材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二氧化钛介孔薄膜材料、制备方法及应用。

本发明的技术方案之一：

一种二氧化钛介孔薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照化学计量比将Re和Sm的氧化物溶于硝酸水溶液中，得到Re和 Sm的硝酸盐溶液，记为溶液A；

(2)将软模板剂溶解于乙醇溶剂中，得到溶液B；

(3)将钛源和二乙醇胺分散于乙醇水溶液中，搅拌均匀，在剧烈搅拌条件下缓慢滴加无水乙醇和蒸馏水混合物，得到钛溶胶C；

(4)将溶液A分散于乙醇水溶液中，以滴加的方式将其加入至溶胶溶胶C 中，得到Re/Sm掺杂溶胶D；

(5)将溶液B以滴加的方式分散至上述溶胶D中，得到溶胶E；

(6)将基材预处理，用浸渍-提拉法或旋转涂布法以溶胶E为前驱体在基材上制得湿膜；湿膜干燥后在0.1～0.4个大气压条件下，采用分段升温的方式进行热处理制备得到二氧化钛介孔薄膜。

作为本发明的进一步改进，所述软模板剂为三嵌段共聚物。

作为本发明的进一步改进，所述软模板剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯。

作为本发明的进一步改进，所述钛源为钛酸乙酯、异丙醇钛或钛酸正丁酯。

作为本发明的进一步改进，所述分段升温的具体过程为100～150℃保温1～1.5h：200～250℃保温0.5～1h；300～400℃保温1～1.5h；各阶段升温速率为5℃/min。

作为本发明的进一步改进，所述基材为普通载玻片、ITO导电玻璃、 FTO导电玻璃或硅片。

作为本发明的进一步改进，所述基材预处理过程为：将基材用盐酸水溶液浸泡5-10min后用水冲洗，反复3次以上。

本发明的技术方案之二：