[发明专利]一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤，

步骤1，选择性剥离其中的Al原子，制备出二维Ti₃C₂纳米片：将去离子水和氢氟酸放入到反应容器中，然后取Ti₃AlC₂粉末加入到上述溶液中，搅拌反应后，离心分离、抽滤、冷冻干燥；

步骤2，TiO₂/Ti₃C₂的制备：取二维Ti₃C₂纳米片加入HCl和NaBF₄混合水溶液中超声处理，水热反应后，抽滤、真空干燥；

步骤3，导电基底FTO上制备Ti₃C₂导电层：将TiO₂/Ti₂C₃和碘粉分散在丙酮溶液中，超声处理后，将两片FTO浸入溶液中，平行放置，在磁力搅拌下，直流电源施加偏压进行电泳沉积，晾干后在氩气气氛中热处理；

步骤4，氧化铁膜生长：配置的NaNO₃和FeCl₃前驱体溶液，置于反应釜中；将附有二维导电层TiO₂/Ti₂C₃的FTO浸入上述前驱体溶液中反应后，随炉冷却至室温，取出附着有FeOOH薄膜和二维导电层TiO₂/Ti₂C₃的FTO，水洗、烘干；

步骤5，碳化钛-氧化铁复合膜成品：将步骤4得到的产品放置于马弗炉中，升温后保温、随炉冷却至室温，得到碳化钛-氧化铁复合膜成品。

2.根据权利要求1所述的一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，所述去离子水和氢氟酸的体积比为1:1；所述氢氟酸的浓度为20％-40％；所述氢氟酸的体积与Ti₃AlC₂粉末的质量比为10mL:(0.5-1)g。

3.根据权利要求1所述的一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，所述Ti₃AlC₂粉末的颗粒度为200目-500目，反应时间为6-10h；离心分离转速为5000rmp/min，离心分离时间为5-8min，离心分离次数为3-6次。

4.根据权利要求1所述的一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，所述Ti₃C₂纳米片质量与所述HCl和NaBF₄混合水溶液的体积比为1g:(0.15-0.3)L；所述HCl和NaBF₄混合水溶液的中HCl的浓度为0.5-1.5mol/L，NaBF₄的浓度为0.04-0.15mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，超声处理时间为20-40min，水热反应温度为140-180℃，水热反应时间为8-16h，真空干燥温度为80℃，真空干燥时间为24h。

6.根据权利要求1所述的一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，TiO₂/Ti₂C₃的质量与碘粉的质量比为(2.5-4)g:1g；超声处理时间为30-40min；两片平行放置的FTO之间的距离为10-15mm。

7.根据权利要求1所述的一种碳化钛-氧化铁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，直流偏压为40V-60V，电泳沉积的时间为10-20min；电泳沉积后的热处理温度为200℃-300℃，热处理时间为1-2h。