[发明专利]一种TIO2

说明书

本发明公开了一种TIO₂/Ag/ZIF‑8复合光阳极及其制备方法、应用，属于光阳极材料领域。该方法包括以下步骤：TiO₂纳米棒样品放入硝酸银溶液中，紫外光照射，自然干燥，得到TiO₂/Ag样品；2‑甲基咪唑和六水合硝酸锌粉末加入到甲醇溶液中搅拌，得到混合溶液；将所制得TiO₂/Ag样品浸入在混合溶液中并超声处理，所得样品用甲醇溶液冲洗，自然干燥,得到TiO₂/Ag/ZIF‑8纳米棒。

技术领域

本发明涉及光阳极材料领域，具体涉及一种TIO₂/Ag/ZIF-8复合光阳极及其制备方法、应用。

背景技术

随着经济的不断进步，环境污染和能源短缺问题更加突出，严重影响了人类的生命和健康。本田-藤岛效应开启了光催化研究的新篇章，光催化已广泛应用于与日常生活密切相关的许多领域，如自清洁材料、空气净化和太阳能利用。作为最有前景的光催化剂之一，TiO₂在太阳能电池、环境净化、电化学储能、自清洁和防雾涂层中发挥着重要作用。然而，较低的可见光吸收和较高的光生载流子复合率降低了TiO₂的光催化活性和光电化学性能。为了解决这些问题，研究人员使用窄带隙半导体化合物、贵金属修饰、钝化和其他策略来修饰TiO₂。贵金属纳米颗粒具有独特的表面等离子体共振效应，不仅可以将光利用扩展到可见光区域，还可以有效抑制光生载流子复合，从而提高TiO₂的催化和光电化学性能。其中贵金属Ag的经济成本更低而得到了广泛的研究和应用。但是，不可忽视的是Ag纳米粒子的不稳定性导致了TiO₂/Ag结构的不稳定并且Ag修饰TiO₂后，由Ag构成的电子捕获中心仍然会存在“俘获/脱俘”的现象，依然会增加电子在传输过程中与空穴发生复合的几率；所以为了提高TiO₂光电转换性能，不仅要促进光生电子-空穴对分离，还要降低TiO₂表面缺陷，消除寄生电容的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种TIO₂/Ag/ZIF-8复合光阳极及其制备方法、应用。本发明的制备方法中，Ag纳米粒子的局域等离子共振效应增加了阳光利用率，TiO₂和ZIF-8之间的N-Ti-O键可以促进光生载载流子传输，TiO₂/Ag/ZIF-8形成的能带排列有效抑制了光生载流子的复合。Ag和ZIF-8纳米颗粒表现出良好的协同促进效应，有效提高TiO₂纳米棒阵列阳极的光催化效率和光电转化效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种复合光阳极的制备方法，包括以下步骤：

TiO2纳米棒样品放入硝酸银溶液中，紫外光照射，自然干燥，得到TiO2/Ag样品；

2-甲基咪唑和六水合硝酸锌粉末加入到甲醇溶液中搅拌，得到混合溶液；将所制得TiO2/Ag样品浸入在混合溶液中并超声处理，所得样品用甲醇溶液冲洗，自然干燥,得到TiO2/Ag/ZIF-8纳米棒。

可选地，所述的TiO2纳米棒样品的制备方法包括以下步骤：

将FTO玻璃导电面朝下放入反应釜；将钛酸四正丁酯、盐酸和去离子水搅拌后的混合溶液倒入反应釜中反应；

将沉积好TiO2纳米棒的基底取出，并使用去离子水依次冲洗干燥，获得TiO2纳米棒样品。

可选地，所述硝酸银溶液的溶剂为酒精。

可选地，所述的钛酸四正丁酯、盐酸和去水比例为1:30:30。

可选地，在所述的反应釜中，FTO玻璃导电面朝下，所述基底相对于反应釜内胆壁倾斜放置。