CN107175114A - 一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料及其制备方法。该方法以导电玻璃为基底,通过水热反应在基底上制备硫化镉纳米棒阵列,将硫化镉纳米棒阵列表面进行处理后,用简单的三氯化钛溶液水解法负载包覆二氧化钛层,再退火处理,形成异质结构,得到所述的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料。本发明方法步骤简洁,没有复杂的气氛和试剂的使用,简单易行,制备的二氧化钛层厚度均匀;制备的复合材料的光电性能、光催化分解水产氢性能、催化水分解产生氢气的过程中稳定性和活性比纯硫化镉更优异,对于复合型材料在光催化分解水新能源领域的应有很大的研究意义。
Description
技术领域
本发明涉及硫化镉复合催化材料制备技术领域,具体涉及一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料及其制备方法。
背景技术
硫化镉是一种被广泛研究的光催化材料,其禁带宽度为2.3ev,可以吸收和利用太阳能的可见光与紫外光部分,相较于二氧化钛来说,光能的利用率很高。另外,根据硫化镉中导带和价带的位置分析,它可以用来做光照分解水产氢的催化剂。但是硫化镉中的S2-离子很不稳定,容易被光照后激发产生的空穴氧化,使材料的结构被破坏,逐渐失去光催化活性且不可逆转,因此硫化镉稳定性方面的研究吸引了大量科学工作者的关注。硫化镉半导体材料研究范围通常集中在纳米级别,利用纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应,来达到增强光电性能的目的。硫化镉半导体纳米材料的改性,通常以研究光生载流子转移机理为指导,方法主要包括结构形貌的改变、助催化剂的修饰、两种及以上半导体材料的复合等。
目前国内外对增强硫化镉稳定性的研究热点之一是,将硫化镉与另外一种或多种半导体材料复合,形成异质结构,加速光生载流子的转移,并有效抑制光生电子和空穴的复合。Yueyao Zhong(Yueyao Z.Applied Catalysis B:Environmental,2016,199(065)466–472)等人通过两步反应,制得CdS@WS2复合材料。这种复合纳米材料与纯CdS相比产H2速率增大56.2倍,超过200h的连续产H2反应后催化活性依然不减,说明稳定性很好。将WS2与CdS通过物理方法机械混合,与通过化学方法制备的样品做性能对比,证明水热法得到的复合材料中WS2与CdS之间形成特殊的连接结构有利于提高催化剂的光电活性。另外根据对CdS@WS2的吸光范围和氧化还原能力的表征,证明这种异质结构即为Type-Ⅱ型。Guanjie Ai(Guanjie Ai.JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,2014,116(17))等人预先在FTO基底上生长TiO2纳米棒阵列,然后通过物理气相沉积法,在TiO2纳米棒上沉积CdSxSe1-x。通过控制TiO2/CdSxSe1-x复合材料中S的含量来探究样品性能的变化。利用UV-VIS SPECTURE表征方法,可以观察到TiO2/CdSxSe1-x复合材料的吸收波长范围从540nm逐渐过渡到710nm。这种复合材料在x=0.52时光电性能最好,展示出最高的光催化分解水产H2的性能,稳定性好、光电性能活跃。
TiO2是一种无毒性、经济适用的N型半导体光催化剂,利用不同的方法将TiO2与CdS复合,可能形成两种异质结构Type-Ⅱ型结构和Z型自偏压结构,这种异质结构有利于提高硫化镉的稳定性和光电催化活性。目前,二氧化钛与硫化镉有多种复合结构和形貌,主要是将硫化镉负载于二氧化钛纳米棒或者二氧化钛纳米棒阵列表面。Pravin S.Shinde等人(Pravin S.Shinde,International Journal of Hydrogen Energy,2016,41(46))首次通过水热法制备CdS纳米花状结构负载在TiO2纳米管阵之上。花状结构使CdS的比表面积很大,焙烧后复合材料整体结晶度提高。通过电化学性能测试和Mott-Schott分析,可以看出复合后的材料比纯TiO2纳米阵列光电性能更好。而焙烧对CdS与TiO2之间异质结构的形成有很重要的作用。但是硫化镉纳米花尺寸较大,不能均匀的分布在二氧化钛纳米棒的整个表面。Guanjie Ai等人(Guanjie Ai,Adv.Funct.Mater,2015,25,(35))利用气相沉积法在二氧化钛纳米棒阵列上负载硫化镉,然后再光电沉积法将Co-Pi助催化剂沉积在硫化镉表面上。通过TEM表征可以看出,硫化镉比较均匀的负载在二氧化钛纳米棒上并形成得到层状结构,但是包覆层比较厚、硫化镉颗粒尺寸较大。硫化镉与二氧化钛复合材料可以利用太阳光的紫外和可见光部分,由于硫化镉负载于二氧化钛外层,所以更容易先吸收高能量的紫外光而发生光氧化,减弱稳定性。
Zhang Chen等人(Zhang Chen,ACS Appl.Mater.Interfaces,2013,5,(24))将二氧化钛负载于硫化镉纳米球表面,把吸附了负电荷的二氧化钛颗粒与吸附了正电荷的硫化镉纳米球通过静电作用复合在一起,二氧化钛层厚度比较均匀。但是二氧化钛颗粒吸附负电荷的预处理很复杂,样品呈粉末状,不利于回收和二次利用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料。该复合材料为硫化镉-二氧化钛复合光催化材料,二氧化钛层均匀地包覆在硫化镉纳米棒阵列外表面,二氧化钛在外层可以先吸收部分紫外光,减弱紫外部分强光对硫化镉的光氧化作用,在增强硫化镉光电活性的同时提高硫化镉的稳定性,使复合材料在光照条件下具有较好活性与稳定性。
本发明的目的还在于提供所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法。该方法以导电玻璃为基底,用简单的三氯化钛溶液水解法负载,通过表面活性剂聚苯乙烯磺酸钠表面处理后增强二氧化钛与硫化镉之间的相互作用,将二氧化钛负载于硫化镉外表面,再通过退火处理,形成异质结构,得到所述的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料。
退火处理焙烧可去掉一部分表面活性剂,增加光生载流子的转移速率,提高二氧化钛层的结晶度,并促进界面间异质结构的形成,从而利用二氧化钛对紫外部分光能的吸收以及异质结构对光生载流子分离能力的提高,达到减弱硫化镉光腐蚀的效果。
本发明目的通过如下技术方案实现。
一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)硫化镉纳米棒阵列的制备:将超声预处理后的导电玻璃置于四水硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽的混合水溶液中,进行水热反应,在导电玻璃表面制备出硫化镉纳米棒阵列;反应结束后,自然冷却室温,取出样品,清洗,烘干,避光保存;
(2)在硫化镉纳米棒阵列表面包覆二氧化钛层:将步骤(1)得到的样品置于表面活性剂溶液浸渍后,取出,清洗,烘干,得到表面活化处理的样品;再将表面活化处理的样品置于由去离子水、三氯化钛溶液和碳酸氢钠溶液配制的混合溶液中,室温下进行反应,反应结束后取出,清洗,烘干;
(3)将步骤(2)最终得到的样品置于马弗炉中进行退火处理后,自然降至室温,取出,得到所述的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料。
进一步地,步骤(1)中,所述导电玻璃包括掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)。
进一步地,步骤(1)中,四水硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽的混合水溶液中,四水硝酸镉的浓度范围是0.03~0.07M,硫脲的浓度范围是0.03~0.07M,谷胱甘肽的浓度范围是0.005~0.015。
优选的,四水硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽的混合水溶液中,四水硝酸镉的浓度范围是0.05~055M,硫脲的浓度范围是0.05M,谷胱甘肽的浓度范围是0.01M。
进一步地,步骤(1)中,所述水热反应的温度为170~230℃,优选为200~220℃。
进一步地,步骤(1)中,所述水热反应的时间为8~16h,优选为10~12h。
进一步地,步骤(2)中,所述表面活性剂为聚苯乙烯磺酸钠。
进一步地,步骤(2)中,所述表面活性剂溶液的浓度为1~4g/L,优选为1.5~3g/L。
进一步地,步骤(2)中,所述浸渍的时间为20~30h,优选为22~26h。
进一步地,步骤(2)中,所述三氯化钛溶液的浓度为15-20wt%。
进一步地,步骤(2)中,所述碳酸氢钠溶液的浓度为0.6~1.2M,优选为0.8~1.0M。
进一步地,步骤(2)中,所述去离子水、三氯化钛溶液和碳酸氢钠溶液的体积比为30:1~4:5~10,优选为30:1~2:5~8。
进一步地,步骤(2)中,所述反应的时间为12~60h。
进一步地,步骤(3)中,所述退火处理的温度为300~500℃,优选为400~500℃,升温速率为5℃/min。
进一步地,步骤(3)中,所述退火处理的保持时间为0.5~3h,优选为0.5~1.5h。
进一步地,步骤(1)、(2)、(3)中,所述清洗是用去离子水清洗至样品表面没有灰尘、洗涤液澄清。
进一步地,步骤(1)、(2)、(3)中,所述烘干是在60℃烘箱中烘干。
由上述任一项所述的制备方法制备的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料,二氧化钛层均匀地包覆在整个硫化镉纳米棒的外表面,是锐钛矿晶型;硫化镉纳米棒的长度为200~500nm,直径为50~100nm;二氧化钛层的厚度为5~15nm。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:
(1)本发明方法使硫化镉与二氧化钛之间形成异质结构,有利于光生载流子的传递,提高硫化镉的稳定性与光催化分解水产期的性能;
(2)本发明方法步骤简洁,没有复杂的气氛和试剂的使用,简单易行,制备的二氧化钛层厚度均匀;
(3)本发明的复合材料中的二氧化钛层均匀包覆在硫化镉表面,复合材料在光照条件下,对光能的利用率明显提升,可利用部分可见光与紫外光,光电性能、光催化分解水产氢性能、催化水分解产生氢气的过程中稳定性和活性比纯硫化镉更优异,对于复合型材料在光催化分解水新能源领域的应有很大的研究意义;
(4)本发明的复合材料以导电玻璃为基底,复合材料的宏观形貌为薄膜状,可以反复利用、便于回收,对于未来工业化应用有很好的前景。
附图说明
图1为实施例1制备的硫化镉纳米棒阵列的扫描电镜图;
图2为实施例1制备的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的扫描电镜图;
图3为实施例2制备的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料与纯硫化镉的光催化制氢性能比较图;
图4为实施例2制备的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的稳定性测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步具体详细描述,但本发明的实施方式不限于此,对于未特别注明的工艺参数,可参照常规技术进行。
实施例1
(1)FTO按照5cm*3cm的尺寸裁切,依次浸入丙酮、无水乙醇中各超声30min,最后保存在无水乙醇中;
(2)室温下,聚四氟乙烯反应釜内衬中加入40ml四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽的混合液(四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽在溶液中的浓度依次是0.03M、0.07M、0.005M);将预处理过的FTO放入混合溶液中,170℃反应16h;FTO的放置方式是:一个短边靠在反应釜内衬底边,另一个短边靠在反应釜内壁上,呈倾斜的角度,导电面向下;
反应釜降至常温后,取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,得到硫化镉纳米棒阵列,其形貌结构如图1所示,可以看出硫化镉纳米棒的长度为200nm~500nm,直径为50nm~100nm;
(3)30ml浓度为1g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液加入棕色避光长瓶内,倾斜放入步骤(2)得到的样品,长有硫化镉纳米棒阵列的一侧向下,30h后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干;另取一个棕色长瓶,加入30ml去离子水、4ml三氯化钛(15wt%)溶液和10ml碳酸氢钠溶液(0.6M),搅拌均匀,再以倾斜的角度放入烘干后的样品;
室温下经过60h的三氯化钛水解反应后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,最后将样品置于马弗炉中,以5℃/min的速度升温,300℃焙烧3h,然后自然降至室温,制得硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料,避光保存。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的扫描电镜照片如图2所示,与纯硫化镉纳米棒(见图1)相比有明显区别,可以看出二氧化钛均匀的包覆在整个硫化镉纳米棒表面,厚度为5~15nm;复合材料的宏观形貌为薄膜状,负载在FTO上。
制备的复合材料与纯硫化镉相比,产氢速率明显提高,且可重复利用。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的光电性能见表1。
实施例2
(1)FTO按照5cm*3cm的尺寸裁切,依次浸入丙酮、无水乙醇中各超声30min,最后保存在无水乙醇中;
(2)室温下,聚四氟乙烯反应釜内衬中加入40ml四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽的混合液(四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽在溶液中的浓度依次是0.05M、0.05M、0.01M);将预处理过的FTO放入混合溶液中,210℃反应12h;FTO的放置方式是:一个短边靠在反应釜内衬底边,另一个短边靠在反应釜内壁上,呈倾斜的角度,导电面向下;
反应釜降至常温后,取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,得到硫化镉纳米棒阵列,其形貌结构参见图1,可以看出硫化镉纳米棒的长度为200nm~500nm,直径为50nm~100nm;
(3)30ml浓度为2.5g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液加入棕色避光长瓶内,倾斜放入步骤(2)得到的样品,长有硫化镉纳米棒阵列的一侧向下,24h后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干;另取一个棕色长瓶,加入30ml去离子水、1.5ml三氯化钛(17.5wt%)溶液和6ml碳酸氢钠溶液(0.9M),搅拌均匀,再以倾斜的角度放入烘干后的样品;
室温下经过24h的三氯化钛水解反应后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,最后将样品置于马弗炉中,以5℃/min的速度升温,450℃焙烧1h,然后自然降至室温,制得硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料,避光保存。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的形貌参见图2,二氧化钛均匀的包覆在整个硫化镉纳米棒表面,厚度为8~15nm;复合材料的宏观形貌为薄膜状,负载在FTO上。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料与纯硫化镉的光催化制氢(光催化条件:150ml的0.1M硫化钠溶液,200W/cm2氙灯,波长范围是300nm~700nm)性能比较如图3所示,由图3可知,制备的复合材料与纯硫化镉相比,产氢速率明显提高;同样条件重复光催化产氢实验两次,结果如图4所示,由图4可知,复合材料的光催化性能虽然第二次有所衰减,但是逐渐趋于稳定,可重复利用。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的光电性能见表1。
实施例3
(1)FTO按照5cm*3cm的尺寸裁切,依次浸入丙酮、无水乙醇中各超声30min,最后保存在无水乙醇中;
(2)室温下,聚四氟乙烯反应釜内衬中加入40ml四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽的混合液(四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽在溶液中的浓度依次是0.06M、0.05M、0.015M);将预处理过的FTO放入混合溶液中,190℃反应14h;FTO的放置方式是:一个短边靠在反应釜内衬底边,另一个短边靠在反应釜内壁上,呈倾斜的角度,导电面向下;
反应釜降至常温后,取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,得到硫化镉纳米棒阵列,其形貌结构参见图1,可以看出硫化镉纳米棒的长度为200nm~500nm,直径为50nm~100nm;
(3)30ml浓度为1.5g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液加入棕色避光长瓶内,倾斜放入步骤(2)得到的样品,长有硫化镉纳米棒阵列的一侧向下,28h后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干;另取一个棕色长瓶,加入30ml去离子水、3ml三氯化钛(16wt%)溶液和8ml碳酸氢钠溶液(0.75M),搅拌均匀,再以倾斜的角度放入烘干后的样品;
室温下经过36h的三氯化钛水解反应后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,最后将样品置于马弗炉中,以5℃/min的速度升温,400℃焙烧1.5h,然后自然降至室温,制得硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料,避光保存。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的形貌参见图2,二氧化钛均匀的包覆在整个硫化镉纳米棒表面,厚度为5~15nm;复合材料的宏观形貌为薄膜状,负载在FTO上。
制备的复合材料与纯硫化镉相比,产氢速率明显提高,且可重复利用。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的光电性能见表1。
实施例4
(1)FTO按照5cm*3cm的尺寸裁切,依次浸入丙酮、无水乙醇中各超声30min,最后保存在无水乙醇中;
(2)室温下,聚四氟乙烯反应釜内衬中加入40ml四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽的混合液(四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽在溶液中的浓度依次是0.06M、0.05M、0.01M);将预处理过的FTO放入混合溶液中,230℃反应10h;FTO的放置方式是:一个短边靠在反应釜内衬底边,另一个短边靠在反应釜内壁上,呈倾斜的角度,导电面向下;
反应釜降至常温后,取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,得到硫化镉纳米棒阵列,其形貌结构参见图1,可以看出硫化镉纳米棒的长度为200nm~500nm,直径为50nm~100nm;
(3)30ml浓度为3.5g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液加入棕色避光长瓶内,倾斜放入步骤(2)得到的样品,长有硫化镉纳米棒阵列的一侧向下,22h后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干;另取一个棕色长瓶,加入30ml去离子水、2ml三氯化钛(18wt%)溶液和7.5ml碳酸氢钠溶液(1.0M),搅拌均匀,再以倾斜的角度放入烘干后的样品;
室温下经过18h的三氯化钛水解反应后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,最后将样品置于马弗炉中,以5℃/min的速度升温,350℃焙烧2h,然后自然降至室温,制得硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料,避光保存。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的形貌参见图2,二氧化钛均匀的包覆在整个硫化镉纳米棒表面,厚度为10~15nm;复合材料的宏观形貌为薄膜状,负载在FTO上。
制备的复合材料与纯硫化镉相比,产氢速率明显提高,且可重复利用。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的光电性能见表1。
实施例5
(1)FTO按照5cm*3cm的尺寸裁切,依次浸入丙酮、无水乙醇中各超声30min,最后保存在无水乙醇中;
(2)室温下,聚四氟乙烯反应釜内衬中加入40ml四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽的混合液(四水硝酸铬、硫脲和谷胱甘肽在溶液中的浓度依次是0.07M、0.03M、0.005M);将预处理过的FTO放入混合溶液中,230℃反应8h;FTO的放置方式是:一个短边靠在反应釜内衬底边,另一个短边靠在反应釜内壁上,呈倾斜的角度,导电面向下;
反应釜降至常温后,取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,得到硫化镉纳米棒阵列,其形貌结构参见图1,可以看出硫化镉纳米棒的长度为200nm~500nm,直径为50nm~100nm;
(3)30ml浓度为4g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液加入棕色避光长瓶内,倾斜放入步骤(2)得到的样品,长有硫化镉纳米棒阵列的一侧向下,20h后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干;另取一个棕色长瓶,加入30ml去离子水、1ml三氯化钛(20wt%)溶液和5ml碳酸氢钠溶液(1.2M),搅拌均匀,
再以倾斜的角度放入烘干后的样品;
室温下经过12h的三氯化钛水解反应后取出样品,用去离子水冲洗,置于60℃烘箱中烘干,最后将样品置于马弗炉中,以5℃/min的速度升温,500℃焙烧0.5h,然后自然降至室温,制得硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料,避光保存。
制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的形貌参见图2,二氧化钛均匀的包覆在整个硫化镉纳米棒表面,厚度为5~15nm;复合材料的宏观形貌为薄膜状,负载在FTO上。
制备的复合材料与纯硫化镉相比,产氢速率明显提高,且可重复利用,制得的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的光电性能见表1。
实施例1-5制备的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料与纯硫化镉光电性能比较结果如表1所示。
表1硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料与纯硫化镉光电性能比较
由表1可知,纯硫化镉纳米棒阵列光电流强度最小,实施例1~5制备得到的复合材料光电流强度均高于纯硫化镉,由此说明,本发明方法制备的复合材料光电性能有显著提高。
Claims (10)
1.一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)硫化镉纳米棒阵列的制备:将超声预处理后的导电玻璃置于四水硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽的混合水溶液中,进行水热反应,在导电玻璃表面制备出硫化镉纳米棒阵列;反应结束后,自然冷却室温,取出样品,清洗,烘干,避光保存;
(2)在硫化镉纳米棒阵列表面包覆二氧化钛层:将步骤(1)得到的样品置于表面活性剂溶液浸渍后,取出,清洗,烘干,得到表面活化处理的样品;再将表面活化处理的样品置于由去离子水、三氯化钛溶液和碳酸氢钠溶液配制的混合溶液中,室温下进行反应,反应结束后取出,清洗,烘干;
(3)将步骤(2)最终得到的样品置于马弗炉中进行退火处理后,自然降至室温,取出,得到所述的硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述导电玻璃包括掺杂氟的SnO2透明导电玻璃;四水硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽的混合水溶液中,四水硝酸镉的浓度范围是0.03~0.07M,硫脲的浓度范围是0.03~0.07M,谷胱甘肽的浓度范围是0.005~0.015M。
3.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述水热反应的温度为170~230℃,时间为8~16h。
4.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述表面活性剂为聚苯乙烯磺酸钠;所述表面活性剂溶液的浓度为1~4g/L;所述浸渍的时间为20~30h。
5.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述三氯化钛溶液的浓度为15-20wt%;所述碳酸氢钠溶液的浓度为0.6~1.2M。
6.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述去离子水、三氯化钛溶液和碳酸氢钠溶液的体积比为30:1~4:5~10。
7.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述反应的时间为12~60h。
8.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述退火处理的温度为300~500℃,升温速率为5℃/min,时间为0.5~3h。
9.根据权利要求1所述的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)、(2)、(3)中,所述清洗是用去离子水清洗至样品表面没有灰尘、洗涤液澄清;所述烘干是在60℃烘箱中烘干。
10.由权利要求1~9任一项所述的制备方法制备的一种硫化镉纳米棒阵列外包二氧化钛薄膜复合材料,其特征在于,二氧化钛层均匀地包覆在整个硫化镉纳米棒的外表面,是锐钛矿晶型;硫化镉纳米棒的长度为200~500nm,直径为50~100nm;二氧化钛层的厚度为3~15nm。
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