[发明专利]一种钛酸锶-二氧化钛复合纳米管阵列薄膜及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及一种钛酸锶‑二氧化钛复合纳米管阵列薄膜及其制备方法与应用，通过三步水热法在导电玻璃基底上直接生长制得：第一步水热合成二氧化钛纳米棒，第二步水热对其进行刻蚀生成二氧化钛纳米管，第三步水热反应是以氢氧化锶为锶源，最终获得钙钛矿型钛酸锶纳米粒子均匀分布于二氧化钛纳米管阵列表面的复合薄膜，其中二氧化钛纳米管垂直排列于导电玻璃基底。该复合薄膜可以用作太阳能电池的阳极材料，或作为光催化剂进行光解水或有机物的降解处理。本发明采用三步水热法原位合成，制备工艺与所需设备简单，可控性强，生产安全，无毒，对环境友好；组装成太阳能电池可以提高光阳极对太阳光的捕捉能力，提高光电转化效率。

主权项

1.一种钛酸锶‑二氧化钛复合纳米管阵列薄膜的制备方法，其特征在于采用三步水热法在导电玻璃基底上直接生长制得，按照如下步骤操作：第一步，室温下将去离子水与浓度为36％‑38％的盐酸按照体积比为1:6‑6:1混合均匀后取30mL，加入0.1‑1mL钛源前驱体，搅拌均匀得透明澄清溶液，倒入放有倾斜的导电玻璃片的反应釜中，导电玻璃的导电面向下，放入烘箱中进行水热反应，加热温度为80～240℃，加热时间为1～12小时，待反应完毕后，将反应釜取出，自然冷却至室温，取出导电玻璃，用去离子水冲洗干净，干燥后待用；所述钛源前驱体是四氯化钛、钛酸正丁酯、四异丙醇钛中的一种、两种或三种，液相；第二步，将步骤一制得的长有二氧化钛纳米棒阵列薄膜的导电玻璃片倾斜放入反应釜中，导电面向下，室温下将去离子水与浓度为36％‑38％的盐酸按照体积比为1:6～6:1混合均匀后取30mL，倒入反应釜，再放入烘箱加热，进行水热反应，加热温度为80～240℃，加热时间为0.5～12小时，待反应完毕后，将反应釜取出，自然冷却至室温，取出导电玻璃，用去离子水冲洗干净，干燥后待用；第三步，将步骤二制得的长有二氧化钛纳米管阵列薄膜的导电玻璃片以二氧化钛纳米管阵列薄膜面向下倾斜放入反应釜中，再把30mL10‑7～10‑2mol/L的氢氧化锶溶液放入反应釜中，调整pH值范围为8‑14，再放入烘箱加热，进行水热反应，加热温度为100～240℃，加热时间为1～24小时，反应完毕后，将反应釜取出，自然冷却至室温，取出导电玻璃，并用去离子水反复洗涤至其表面无反应物残留，室温下自然干燥；第四步，将步骤三制得的长有钛酸锶‑二氧化钛复合纳米管阵列薄膜的导电玻璃片转移至瓷舟中并将瓷舟放入高温炉中进行煅烧处理，煅烧温度为300～600℃，时间为1～12小时；第五步，待反应完成后，随炉冷却至室温，取出瓷舟，得到表面有钙钛矿型钛酸锶纳米颗粒负载的二氧化钛复合纳米管阵列薄膜。