CN103285843A - 一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。该TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列经以下方法制成：首先对金属钛丝进行预处理，随后采用电化学阳极氧化法在金属钛丝表面制备TiO2纳米管阵列，再将所得TiO2纳米管阵列在TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，最后经高温煅烧，即得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。本发明所述的TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列可作为光电催化剂对甲基橙溶液进行有效降解。
Description
技术领域
本发明属于光电催化技术领域，特别是涉及一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列及其在光电催化有机物降解领域的应用。
背景技术
TiO2在紫外光激发下，能形成光生电子和光生空穴，光生电子具有很强的还原能力，光生空穴具有很强的氧化能力；光生电子和光生空穴能与吸附在TiO2表面的O2，H2O，OH-等发生反应，产生氧化性极强的羟基自由基，降解有机物[1,2］。而传统的TiO2光催化剂存在着量子效率不高、对太阳能的利用率低、粉末利用后难回收等缺点[2-4]。但是TiO2纳米管阵列与TiO2纳米粉体相比具有独特的优势：①更大的比表面积，增加了内表面积而无需破坏几何结构的有序性；②更高的吸附性能和透光性能；③为电荷传输提供了垂直的、最短的路径，减小了光生载流子复合概率。因此TiO2纳米管阵列能表现出更高的光（电）催化性能及光电转换效率。
制备TiO2纳米管阵列的方法有模板法和阳极氧化法，最常使用的是阳极氧化法。阳极氧化法是近十年发展起来的一种制备TiO2纳米管阵列的有效方法。它是以高纯钛片（或者镀有金属钛层的基底）为阳极，铂、石墨或不锈钢等为阴极，在含F-电解液中通过电化学氧化的方法形成排列有序、分布均匀的无定形相TiO2纳米管阵列。阳极氧化法制备的TiO2纳米管为一端开口，一端封闭的中空管。纳米管分布均匀，以非常整齐的阵列形式均匀排列，纳米管与金属钛导电基底之间以肖特基势垒直接相连，结合牢固，不易被冲刷脱落。该材料具有极高的有序结构和极低的团聚程度，同时又有很高的量子效应。同时，该材料能隙较大，产生的光生电子和空穴的电势电位高，氧化还原性强，具有不发生光腐蚀、耐酸碱性好、化学性质稳定、对生物无毒等优点。由于其制备成本低、技术简单等优点而成为国内外研究TiO2纳米管所采用的主要方法之一。
传统上在钛片上制备的TiO2纳米管阵列非常容易脱落，且光催化效率和电子传输效率不高。本发明采用电化学阳极氧化法在金属钛丝表面制备锐钛矿型TiO2纳米管阵列，再将所得TiO2纳米管阵列在TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，最后经高温煅烧，得到TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。并以TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列作为光电催化剂，对甲基橙进行降解。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。
本发明的再一目的是提供所述TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列在光电催化降解甲基橙中的应用。
为实现上述目的，本发明采取如下措施：
本发明所述的TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列，经以下方法制成：首先对金属钛丝进行预处理，随后采用电化学阳极氧化法在金属钛丝表面制备TiO2纳米管阵列，再将所得TiO2纳米管阵列在TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，最后经高温煅烧，即得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。
具体地，本发明所述TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列，经以下方法制成：
（1）TiO2纳米管阵列的制备
取直径为0.02～3cm，长度为25～30cm的金属钛丝进行预处理，随后浸入到电解液中作为阳极，其中金属钛丝被浸没的长度为15～20cm，以不锈钢丝作为阴极，阳极和阴极的间距为0.7～3cm，其中所述电解液为含NH4F质量分数0.1～0.5%和H2O体积分数1～3%的乙二醇；采用程序升压法升到55～90V，阳极氧化1～3h；反应结束后用去离子水冲洗钛丝，干燥；随后将钛丝置于马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至450～500℃，并保温1～3h；降至室温，即得TiO2纳米管阵列；
（2）TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
将步骤（1）所得的TiO2纳米管阵列在TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，再放置在400～500℃管式炉中煅烧10～25min，降至室温，即得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。
优选地，上述步骤（1）中金属钛丝的预处理方法为：将金属钛丝打磨光滑后，分别在丙酮、异丙醇、甲醇、蒸馏水中各超声10min，自然干燥后，在抛光液中抛光处理1～3min，再经去离子水清洗，于空气中自然干燥，其中所述抛光液由HF、HNO3和H2O按照体积比为1∶3∶4组成。
优选地，上述步骤（1）中程序升压的方法为：从0V开始，以1V/2min的速度升高至5V，再以5Ｖ/min的速度升高至55～90V。
优选地，上述步骤（2）中TiO2纳米颗粒溶胶经以下方法制成：
（1）取去离子水和乙二醇甲醚混合，配制成每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液；
（2）移取2～4mL乙二醇甲醚到锥形瓶I中，再移取步骤（1）所得的每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液0.5～2mL到锥形瓶I中，混合均匀；
（3）移取3～4mL乙二醇甲醚到锥形瓶II中，再加入0.1～1mL钛酸丁酯到锥形瓶II中；
（4）将步骤（2）所得锥形瓶I中的溶液与步骤（3）所得锥形瓶II中的溶液混合在一起，摇匀，在空气中敞口放置2～3h，然后用橡胶塞密封，静置在2～20℃下水解24～36h，即得TiO2纳米颗粒溶胶。
本发明所述TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列可作为光电催化剂应用于甲基橙的降解，所述应用包括如下步骤：
（1）将单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列（1）的两端分别固定在相距为15～22cm的塑料板（2）和塑料板（3）之间，平行排列成15cm×15cm的正方形阵列，其中相邻两根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的间距为0.3cm；将正方形阵列一端的钛丝通过焊接连接在一起，与电源（4）的正极相连，另外一端浸没在盛甲基橙溶液的反应槽（5）中，用作阳极；
（2）以15cm×4cm的不锈钢片（6）为阴极，竖直放置在阳极对面反应槽（5）一侧的内壁，其中阳极和阴极的间距为0.3～0.5cm；
（3）在反应槽（5）另外三个侧面的外壁各放置一盏紫外灯（7），使紫外光透过反应槽正面照射到各TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列（1）表面，其中紫外光的波长为λ=253.7nm；
（4）调节电源（4）的电压为0.5～1V，光电催化降解2h后，测定甲基橙溶液中甲基橙的降解率。
传统在钛片上制备的TiO2纳米管阵列非常容易脱落。这是由于无定形TiO2与锐钛矿型TiO2的晶型和密度均有差别，使得它们与钛基的结合程度也有差别，由此导致煅烧过程中TiO2容易从钛基上脱落。本发明采用阳极氧化法，在钛丝上原位生长TiO2纳米管阵列，该TiO2纳米管阵列与钛基结合紧密，且TiO2纳米管阵列间存在缝隙，这为煅烧过程中的热胀冷缩和密度变化提供了缓冲空间，有利于提高其光催化效率和电子传输效率。同时传统在钛基上制备的TiO2纳米管阵列，只能接受来自钛基表面的光的照射，而本发明在钛丝上制备的TiO2纳米管阵列可以接受来自四周不同方向的光照，也可以接受到反射和折射的光，进一步提高了其光催化效率和电子传输效率。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明在钛丝表面通过阳极氧化法原位生长的TiO2纳米管阵列，经过煅烧后呈锐钛矿型。相比在传统钛片上制备的TiO2纳米管阵列，本发明在钛丝表面制备的TiO2纳米管阵列与钛基结合更加紧密，同时可接受光照的有效面积更大，可以有效提高对甲基橙的光电催化降解效率。
（2）本发明将TiO2纳米管阵列在TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，再经高温煅烧得到TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列，有利于增强其表面的光的散射，提高对甲基橙的光电催化降解率。
（3）本发明将TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列平行排列成15cm×15cm的正方形阵列，可以增加多方向的光源照射，增强光解效率。将TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列平行排列成15cm×15cm的正方形阵列后，对甲基橙溶液的降解能力是单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的30～35倍。
附图说明
图1是TiO2纳米管阵列横截面的SEM图。
图2是TiO2纳米管阵列侧面的SEM图。
图3是TiO2纳米管阵列管口的SEM图。
图4是传统片状钛基上生长的TiO2纳米管阵列。
图5TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的SEM图。
图6是TiO2纳米管阵列的XRD谱图。
图7是TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列光电催化降解甲基橙溶液的装置示意图。
图8是电源电压对由实施例1中TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列平行排列成的正方形阵列光电催化降解甲基橙溶液降解率的影响。
图9是电源电压对实施例2中单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列光电催化降解甲基橙溶液降解率的影响。
图10是电源电压对实施例3中单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列光电催化降解甲基橙溶液降解率的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的发明内容作进一步的详细描述。应理解，本发明的实施例只用于说明本发明而非限制本发明，在不脱离本发明技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出的各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
（1）金属钛丝的预处理
取直径为2cm，长度为30cm的金属钛丝，打磨光滑后，分别在丙酮、异丙醇、甲醇、蒸馏水中各超声10min，自然干燥后，在抛光液中抛光处理1min，再经去离子水清洗，于空气中自然干燥，其中所述抛光液由HF、HNO3和H2O按照体积比为1∶3∶4组成；
（2）TiO2纳米管阵列的制备
将经步骤（1）预处理过的钛丝浸入到电解液中作为阳极，其中金属钛丝被浸没的长度为20cm，以不锈钢丝作为阴极，阳极和阴极的间距为2cm；采用程序升压法升到70V，阳极氧化3h；反应结束后用去离子水冲洗钛丝，干燥；随后将钛丝置于马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至450℃，并保温1h；降至室温，即得TiO2纳米管阵列；
其中所述电解液为含NH4F质量分数0.1%和H2O体积分数3%的乙二醇；
再其中，所述程序升压的方法为从0V开始，以1V/2min的速度升高至5V，再以5Ｖ/min的速度升高至70V；
（3）TiO2纳米颗粒溶胶的制备
A.取去离子水和乙二醇甲醚混合，配制成每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液；
B.移取2mL乙二醇甲醚到锥形瓶I中，再移取步骤A所得的每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液1mL到锥形瓶I中，混合均匀；
C.移取3mL乙二醇甲醚到锥形瓶II中，再加入1.5mL钛酸丁酯到锥形瓶II中；
D.将步骤B所得锥形瓶I中的溶液与步骤C所得锥形瓶II中的溶液混合在一起，摇匀，在空气中敞口放置3h，然后用橡胶塞密封，静置在10℃下水解30h，即得TiO2纳米颗粒溶胶，TiO2纳米颗粒溶胶的pH值接近中性；
（4）TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
将步骤（2）所得的TiO2纳米管阵列在步骤（3）所得的TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，再放置在400℃管式炉中煅烧15min，降至室温，即得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。
采用扫面电子显微镜（SEM）表征步骤（2）所得TiO2纳米管阵列的形貌。图1是本发明TiO2纳米管阵列横截面的SEM图，钛丝上的纳米管阵列分簇生长，与钛丝结合紧密，纳米管阵列的长度为20～25nm，纳米管阵列间有空隙。图2是本发明TiO2纳米管阵列侧面的SEM图，纳米管管径为80～100nm，管壁在生长过程中呈现波纹层状生长。图3是本发明TiO2纳米管阵列管口的SEM图，图中纳米管的管口是并列分布，纳米管的内径为80～85nm，外径为95～103nm。
采用步骤（1）和步骤（2）所述制备方法在传统片状钛基上制备TiO2纳米管阵列。图4为在传统片状钛基上生长的TiO2纳米管阵列，可以很明显地看到钛基上的TiO2纳米管阵列有脱落现象。
图5是步骤（4）所得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的SEM图，可以看出TiO2纳米颗粒和TiO2纳米管阵列的表面结合很牢固。
采用X射线衍射仪来表征步骤（2）所得TiO2纳米管阵列的晶体结构，XRD谱图如图6所示。本发明TiO2纳米管阵列为锐钛矿相，谱图中峰上有圆点的是锐钛矿相TiO2的特征峰，谱图中峰上有方块的是钛丝基底的特征峰。
实施例2TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
（1）金属钛丝的预处理
取直径为0.02cm，长度为25cm的金属钛丝，打磨光滑后，分别在丙酮、异丙醇、甲醇、蒸馏水中各超声10min，自然干燥后，在抛光液中抛光处理2min，再经去离子水清洗，于空气中自然干燥，其中所述抛光液由HF、HNO3和H2O按照体积比为1∶3∶4组成；
（2）TiO2纳米管阵列的制备
将经步骤（1）预处理过的钛丝浸入到电解液中作为阳极，其中金属钛丝被浸没的长度为15cm，以不锈钢丝作为阴极，阳极和阴极的间距为3cm；采用程序升压法升到90V，阳极氧化2h；反应结束后用去离子水冲洗钛丝，干燥；随后将钛丝置于马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至500℃，并保温3h；降至室温，即得TiO2纳米管阵列；
其中所述电解液为含NH4F质量分数0.5%和H2O体积分数1%的乙二醇；
再其中，所述程序升压的方法为从0V开始，以1V/2min的速度升高至5V，再以5Ｖ/min的速度升高至90V；
（3）TiO2纳米颗粒溶胶的制备
A.取去离子水和乙二醇甲醚混合，配制成每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液；
B.移取4mL乙二醇甲醚到锥形瓶I中，再移取步骤A所得的每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液0.5mL到锥形瓶I中，混合均匀；
C.移取4mL乙二醇甲醚到锥形瓶II中，再加入1.5mL钛酸丁酯到锥形瓶II中；
D.将步骤B所得锥形瓶I中的溶液与步骤C所得锥形瓶II中的溶液混合在一起，摇匀，在空气中敞口放置2h，然后用橡胶塞密封，静置在2℃下水解24h，即得TiO2纳米颗粒溶胶，TiO2纳米颗粒溶胶的pH值接近中性；
（4）TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
将步骤（2）所得的TiO2纳米管阵列在步骤（3）所得的TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，再放置在500℃管式炉中煅烧25min，降至室温，即得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。
实施例3TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
（1）金属钛丝的预处理
取直径为3cm，长度为25cm的金属钛丝，打磨光滑后，分别在丙酮、异丙醇、甲醇、蒸馏水中各超声10min，自然干燥后，在抛光液中抛光处理3min，再经去离子水清洗，于空气中自然干燥，其中所述抛光液由HF、HNO3和H2O按照体积比为1∶3∶4组成；
（2）TiO2纳米管阵列的制备
将经步骤（1）预处理过的钛丝浸入到电解液中作为阳极，其中金属钛丝被浸没的长度为20cm，以不锈钢丝作为阴极，阳极和阴极的间距为0.7cm；采用程序升压法升到55V，阳极氧化1h；反应结束后用去离子水冲洗钛丝，干燥；随后将钛丝置于马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至500℃，并保温2h；降至室温，即得TiO2纳米管阵列；
其中所述电解液为含NH4F质量分数0.5%和H2O体积分数1%的乙二醇；
再其中，所述程序升压的方法为从0V开始，以1V/2min的速度升高至5V，再以5Ｖ/min的速度升高至55V；
（3）TiO2纳米颗粒溶胶的制备
A.取去离子水和乙二醇甲醚混合，配制成每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液；
B.移取2mL乙二醇甲醚到锥形瓶I中，再移取步骤A所得的每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液2mL到锥形瓶I中，混合均匀；
C.移取4mL乙二醇甲醚到锥形瓶II中，再加入1mL钛酸丁酯到锥形瓶II中；
D.将步骤B所得锥形瓶I中的溶液与步骤C所得锥形瓶II中的溶液混合在一起，摇匀，在空气中敞口放置2h，然后用橡胶塞密封，静置在20℃下水解36h，即得TiO2纳米颗粒溶胶，TiO2纳米颗粒溶胶的pH值接近中性；
（4）TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
将步骤（2）所得的TiO2纳米管阵列在步骤（3）所得的TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，再放置在500℃管式炉中煅烧10min，降至室温，即得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。
实施例4TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列光电催化降解甲基橙溶液
TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列光电催化降解甲基橙溶液的装置示意图如图7所示。
TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列光电催化降解甲基橙溶液的方法如下：
（1）将单根实施例1制备的TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列（1）的两端分别固定在相距为15～22cm的塑料板（2）和塑料板（3）之间，平行排列成15cm×15cm的正方形阵列，其中相邻两根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的间距为0.3cm；将正方形阵列一端的钛丝通过焊接连接在一起，与电源（4）的正极相连，另外一端浸没在盛甲基橙溶液的反应槽（5）中，用作阳极；
其中，所述甲基橙溶液的配制方法为：称取0.01g甲基橙溶解到2L蒸馏水中，搅拌直至甲基橙彻底溶解，所得甲基橙溶液浓度为5mg/L。
（2）以15cm×4cm的不锈钢片（6）为阴极，竖直放置在阳极对面反应槽（5）一侧的内壁，其中阳极和阴极的间距为0.3～0.5cm；
（3）在反应槽（5）另外三个侧面的外壁各放置一盏紫外灯（7），使紫外光透过反应槽正面照射到各TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列（1）表面，其中紫外光的波长为λ=253.7nm；
（4）调节电源（4）的电压为0.1～1V，光电催化降解2h后，测定甲基橙溶液中甲基橙的降解率。
图8是电源电压对由实施例1中TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列排列成的正方形阵列光电催化降解甲基橙溶液降解率的影响。由图8可知，在电源电压为0.5～1V的条件下，正方形阵列对甲基橙溶液的降解率可达97%以上。测试单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列在相同条件下对甲基橙溶液的降解率，仅为2.7～3.2%。
采用实施例4相同的方法测试电源电压对实施例2中TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列排列成的正方形阵列光电催化降解甲基橙溶液降解率的影响。测试结果显示，在电源电压为0.5～1V的条件下，正方形阵列对甲基橙溶液的降解率可达96%以上。而单根实施例2制备的TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列在相同条件下对甲基橙溶液的降解率，在3%以下，如图9所示。
采用实施例4相同的方法测试电源电压对实施例3制备的TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列排列成的正方形阵列光电催化降解甲基橙溶液降解率的影响。测试结果显示，在电源电压为0.5～1V的条件下，正方形阵列对甲基橙溶液的降解率可达97%以上。而单根实施例3制备的TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列在相同条件下对甲基橙溶液的降解率，在3.5%以下，如图10所示。
以上实验结果表明，本发明将单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列平行排列成15cm×15cm的正方形阵列后，对甲基橙溶液的降解能力是单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的30～35倍。
参考文献
[1]万斌,陈鸣波,周细应,等.Ag/TiO2纳米管的制备及其光催化性能[J].稀有金属材料与工程,2009,38(11):2012-2016.
[2]胡裕龙,刘宏芳,郭兴蓬.氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展[J].硅酸盐学报,2010,38(3):535-540.
[3]Hu Yulong,Liu Hongfang,Chen Weiran,et al.Preparation and visible lightphotocatalytic activity of Ndoped titania[J].J Nanosci Nanotechnol,2010(10):2232-2237.
[4]李丹丹,刘中清,颜欣,等.TiO2纳米管阵列光电催化氧化处理氨氮废水[J].无机化学学报,2011(7):1358-1362.
Claims (5)
1.一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列，其特征在于，经以下方法制成：
（1）TiO2纳米管阵列的制备
取直径为0.02～3cm，长度为25～30cm的金属钛丝进行预处理，随后浸入到电解液中作为阳极，其中金属钛丝被浸没的长度为15～20cm，以不锈钢丝作为阴极，阳极和阴极的间距为0.7～3cm，其中所述电解液为含NH4F质量分数0.1～0.5%和H2O体积分数1～3%的乙二醇；采用程序升压法升到55～90V，阳极氧化1～3h；反应结束后用去离子水冲洗钛丝，干燥；随后将钛丝置于马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至450～500℃，并保温1～3h；降至室温，即得TiO2纳米管阵列；
（2）TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的制备
将步骤（1）所得的TiO2纳米管阵列在TiO2纳米颗粒溶胶中蘸取一次，再放置在400～500℃管式炉中煅烧10～25min，降至室温，即得TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列。
2.根据权利要求1所述的一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列，其特征在于：所述步骤（1）中金属钛丝的预处理方法为将金属钛丝打磨光滑后，分别在丙酮、异丙醇、甲醇、蒸馏水中各超声10min，自然干燥后，在抛光液中抛光处理1～3min，再经去离子水清洗，于空气中自然干燥，其中所述抛光液由HF、HNO3和H2O按照体积比为1∶3∶4组成。
3.根据权利要求1所述的一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列，其特征在于：所述步骤（1）中程序升压的方法为从0V开始，以1V/2min的速度升高至5V，再以5Ｖ/min的速度升高至55～90V。
4.根据权利要求1所述的一种TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列，其特征在于，所述步骤（2）中的TiO2纳米颗粒溶胶经以下方法制成：
（1）取去离子水和乙二醇甲醚混合，配制成每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液；
（2）移取2～4mL乙二醇甲醚到锥形瓶I中，再移取步骤（1）所得的每ml含100μl水的乙二醇甲醚溶液0.5～2mL到锥形瓶I中，混合均匀；
（3）移取3～4mL乙二醇甲醚到锥形瓶II中，再加入0.1～1mL钛酸丁酯到锥形瓶II中；
（4）将步骤（2）所得锥形瓶I中的溶液与步骤（3）所得锥形瓶II中的溶液混合在一起，摇匀，在空气中敞口放置2～3h，然后用橡胶塞密封，静置在2～20℃下水解24～36h，即得TiO2纳米颗粒溶胶。
5.权利要求1～4任一项所述的TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列在光电催化降解甲基橙中的应用，其特征在于，所述应用包括如下步骤：
（1）将单根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列（1）的两端分别固定在相距为15～22cm的塑料板（2）和塑料板（3）之间，平行排列成15cm×15cm的正方形阵列，其中相邻两根TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列的间距为0.3cm；将正方形阵列一端的钛丝通过焊接连接在一起，与电源（4）的正极相连，另外一端浸没在盛甲基橙溶液的反应槽（5）中，用作阳极；
（2）以15cm×4cm的不锈钢片（6）为阴极，竖直放置在阳极对面反应槽（5）一侧的内壁，其中阳极和阴极的间距为0.3～0.5cm；
（3）在反应槽（5）另外三个侧面的外壁各放置一盏紫外灯（7），使紫外光透过反应槽正面照射到各TiO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列（1）表面，其中紫外光的波长为λ=253.7nm；
（4）调节电源（4）的电压为0.5～1V，光电催化降解2h后，测定甲基橙溶液中甲基橙的降解率。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103806071A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-21 | 北京工业大学 | 一种二氧化钛纳米胶囊阵列的制备方法 |
| CN108149300A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-06-12 | 电子科技大学 | 一种CeO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列复合异质结薄膜的制备方法 |
| CN109817466A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-28 | 天津工业大学 | 一种多级孔碳纳米纤维载TiO2纳米颗粒锂离子电容器负极材料的制备方法 |
| CN110573660A (zh) * | 2017-04-13 | 2019-12-13 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 处理具有氧化层的合金基材 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101519233A (zh) * | 2009-03-26 | 2009-09-02 | 上海交通大学 | 利用短TiO2纳米管阵列薄膜电极光电催化降解有机物的方法 |
| RO122840B1 (ro) * | 2004-05-06 | 2010-03-30 | Universitatea Babeş-Bolyai Cluj-Napoca | Procedeu pentru mineralizarea prin fotocataliză a contaminanţilor organici din apele reziduale |
| CN101774539A (zh) * | 2010-02-09 | 2010-07-14 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 二氧化钛纳米管和纳米晶组成的纳米复合薄膜的制备方法 |
| CN102768904A (zh) * | 2011-05-05 | 2012-11-07 | 中国科学院化学研究所 | TiO2纳米管阵列工作电极的制备方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RO122840B1 (ro) * | 2004-05-06 | 2010-03-30 | Universitatea Babeş-Bolyai Cluj-Napoca | Procedeu pentru mineralizarea prin fotocataliză a contaminanţilor organici din apele reziduale |
| CN101519233A (zh) * | 2009-03-26 | 2009-09-02 | 上海交通大学 | 利用短TiO2纳米管阵列薄膜电极光电催化降解有机物的方法 |
| CN101774539A (zh) * | 2010-02-09 | 2010-07-14 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 二氧化钛纳米管和纳米晶组成的纳米复合薄膜的制备方法 |
| CN102768904A (zh) * | 2011-05-05 | 2012-11-07 | 中国科学院化学研究所 | TiO2纳米管阵列工作电极的制备方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103806071A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-21 | 北京工业大学 | 一种二氧化钛纳米胶囊阵列的制备方法 |
| CN103806071B (zh) * | 2014-02-25 | 2017-02-01 | 北京工业大学 | 一种二氧化钛纳米胶囊阵列的制备方法 |
| CN110573660A (zh) * | 2017-04-13 | 2019-12-13 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 处理具有氧化层的合金基材 |
| CN108149300A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-06-12 | 电子科技大学 | 一种CeO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列复合异质结薄膜的制备方法 |
| CN108149300B (zh) * | 2018-01-08 | 2019-11-05 | 电子科技大学 | 一种CeO2纳米颗粒/TiO2纳米管阵列复合异质结薄膜的制备方法 |
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