CN107978734A - 碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法 - Google Patents

碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法，所述制备方法包括：S1、建立两电极电化学反应体系，以钛网作为阳极，铂片作为阴极，氟化铵、水和乙二醇溶液作为电解质溶液，进行阳极氧化，得到二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料；S2、将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料在氨气气氛中进行氮化处理，得到氮化钛纳米管/钛网材料；S3、将氮化钛纳米管/钛网材料浸泡于葡萄糖溶液中，进行碳源吸附，干燥后在氮气气氛中高温碳化处理，然后冷却，得到碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极。本发明的碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极既能保证光催化电极具有良好的电催化活性和导电性，钛网的网孔能够有利于电解液在电池腔体中扩散。

Description

碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，特别是涉及一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法。
背景技术
高速发展的人类社会对能源的需求量与日俱增，然而，随着地球化石能源的不断消耗，能源短缺已成为制约当今社会高速发展的瓶颈。因此，寻求可再生能源的高效利用是人类社会实现可持续发展的最佳选择。
二次电池(Rechargeable battery)：二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。其利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能。
氮化钛具有良好的导电性和机械稳定性，是一种新型的电极材料，已被广发应用于二次电池，但是氮化钛作为电极材料，其导电性和电催化活性仍不够理想，影响了二次电池的效率。
因此，针对上述问题，有必要提出一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法，所述制备方法包括：
S1、建立两电极电化学反应体系，以钛网作为阳极，铂片作为阴极，氟化铵、水和乙二醇溶液作为电解质溶液，进行阳极氧化，得到二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料；
S2、将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料在氨气气氛中进行氮化处理，得到氮化钛纳米管/钛网材料；
S3、将氮化钛纳米管/钛网材料浸泡于葡萄糖溶液中，进行碳源吸附，干燥后在氮气气氛中高温碳化处理，然后冷却，得到碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中阳极氧化的电压为80～100V直流电，阳极氧化的时间为5～10h。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2的氮化处理具体为：
将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料置于管式炉中，并持续通入氨气，氮气流量为30～50mL/min，在500℃条件下处理2h。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2前还包括：
将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料在300～500℃条件下煅烧1～2h。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，葡萄糖溶液浓度为10～50wt％，浸泡时间1～5h，高温碳化处理中氮气流量30～50mL/min，处理时间1～5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极既能保证光催化电极具有良好的电催化活性和导电性，钛网的网孔能够有利于电解液在电池腔体中扩散，应用于二次电池时能够提高电池的充放电性能，提高了电池效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参图1所示，本发明中一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法，包括：
S1、建立两电极电化学反应体系，以钛网作为阳极，铂片作为阴极，氟化铵、水和乙二醇溶液作为电解质溶液，进行阳极氧化，得到二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料；
S2、将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料在氨气气氛中进行氮化处理，得到氮化钛纳米管/钛网材料；
S3、将氮化钛纳米管/钛网材料浸泡于葡萄糖溶液中，进行碳源吸附，干燥后在氮气气氛中高温碳化处理，然后冷却，得到碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极。
具体地，在本发明一优选实施例中，一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法，具体包括：
S1、建立两电极电化学反应体系，以钛网作为阳极，铂片作为阴极，氟化铵、水和乙二醇溶液作为电解质溶液，进行阳极氧化，阳极氧化的电压为80～100V直流电，阳极氧化的时间为5～10h，得到二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料；
S2、将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料在300～500℃条件下煅烧1～2h，然后将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料置于管式炉中，并持续通入氨气，进行氮化处理，氮气流量为30～50mL/min，在500℃条件下处理2h；
S3、将氮化钛纳米管/钛网材料浸泡于葡萄糖溶液中，进行碳源吸附，葡萄糖溶液浓度为10～50wt％，浸泡时间1～5h，干燥后在氮气气氛中高温碳化处理，氮气流量30～50mL/min，处理时间1～5h，然后冷却，得到碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极。
由以上技术方案可以看出，本发明的碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极既能保证光催化电极具有良好的电催化活性和导电性，钛网的网孔能够有利于电解液在电池腔体中扩散，应用于二次电池时能够提高电池的充放电性能，提高了电池效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、建立两电极电化学反应体系，以钛网作为阳极，铂片作为阴极，氟化铵、水和乙二醇溶液作为电解质溶液，进行阳极氧化，得到二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料；
S2、将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料在氨气气氛中进行氮化处理，得到氮化钛纳米管/钛网材料；
S3、将氮化钛纳米管/钛网材料浸泡于葡萄糖溶液中，进行碳源吸附，干燥后在氮气气氛中高温碳化处理，然后冷却，得到碳包覆氮化钛纳米管/钛网光催化电极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中阳极氧化的电压为80～100V直流电，阳极氧化的时间为5～10h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的氮化处理具体为：
将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料置于管式炉中，并持续通入氨气，氮气流量为30～50mL/min，在500℃条件下处理2h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2前还包括：
将二氧化钛纳米管/钛网晶体相材料在300～500℃条件下煅烧1～2h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，葡萄糖溶液浓度为10～50wt％，浸泡时间1～5h，高温碳化处理中氮气流量30～50mL/min，处理时间1～5h。
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