当前位置: 首页 > 专利查询>苏州大学专利>正文

光降解净化装置及其制造方法与净化方法制造方法及图纸

技术编号:15380520 阅读:178 留言:0更新日期:2017-05-18 22:41
本发明专利技术公开了一种光降解净化装置及其制造方法与净化方法,所述光降解净化装置包括光电转换组件、以及与光电转换组件的正极和负极电性连接的第一电极和第二电极,所述光电转换组件用于将入射光线转换为光生载流子,所述第一电极和/或第二电极为钛‑二氧化钛肖特基结电极,钛‑二氧化钛肖特基结电极包括钛片及形成于钛片表面的二氧化钛氧化层。本发明专利技术的光降解净化装置结构简单,制备方便,且光降解效率较高,可广泛应用于光催化废水处理。

Photocatalytic purification device, process for producing the same, and purification method

The invention discloses a photocatalytic purification device and manufacturing method thereof and the purification method, the photocatalytic purification device comprises a photoelectric conversion module, and a photoelectric conversion assembly cathode and anode is electrically connected to the first electrode and the second electrode, the photoelectric conversion module for converting incident light rays into the photogenerated carriers. The first electrode and / or the second electrode is titanium TiO2 Schottky electrode, titanium TiO2 electrode includes a Schottky junction and formation of titanium in the titanium surface titanium oxide layer. The photo degradation and purification device of the invention has simple structure, convenient preparation and high photodegradation efficiency, and can be widely used for photocatalytic wastewater treatment.

【技术实现步骤摘要】
光降解净化装置及其制造方法与净化方法
本专利技术涉及太阳能
,特别是涉及一种光降解净化装置及其制造方法与净化方法。
技术介绍
自1972年TiO2半导体电极的光催化水分解现象被发现以来,半导体光催化领域就得到了广泛的关注和飞速的发展。早在20世纪70年代后期,就有人开始着手光催化在环境保护和治理上的应用研究,并通过TiO2悬浮液在紫外线的照射下成功光降解多氯联苯和氰化物,这项工作被认为是光催化在消除环境污染物方面首创性的研究。80年代初,多项光催化在消除空气和水中有机污染物方面取得重要的进展,成为多相光催化的一个重要的应用领域。以半导体氧化物为催化剂的多相光催化过程具有水解制氢、CO2还原、氧化分解有机污染物、还原重金属离子、防腐、杀菌、除臭等多方面功能。最近几年,利用纳米二氧化钛光催化剂成膜后的光催化活性和超亲水性,来研制和开发具有光催化性能和自清洁功能的纳米光催化膜功能材料,这给纳米光催化技术的基础研究和开发应用注入了新的活力。TiO2粉末或薄膜用于光催化水分解时,使用寿命低,耐久性不好,TiO2的带隙只能吸收紫外光导致光源利用不充分。在太阳能电池方面,自1954年美国贝尔实验室研制成功光电转换效率6%的实用性单晶硅太阳能电池以来,太阳能光电研究和应用取得了许多重大的发展,例如,与单晶硅材料相比,价格低廉的利用铸造方法制备的铸造多晶硅材料的应用、带状多晶硅材料的生产、低成本的丝网印刷等技术的专利技术都大大推动了太阳能光电技术的研究和进展。目前,多晶硅太阳能电池产业化效率已超过18%,实验室转换效率超过24%。鉴于上述技术,将硅太阳能电池和二氧化钛光催化结合起来提供了可能,也使这项研究具有广阔的前景。针对上述技术问题,有必要提供一种光降解净化装置及其制造方法与净化方法。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种光降解净化装置及其制造方法与净化方法,其将光伏组件和二氧化钛光催化相结合,具有广阔的前景。为了实现上述目的,本专利技术实施例提供的技术方案如下:一种光降解净化装置,所述光降解净化装置包括光电转换组件、以及与光电转换组件的正极和负极电性连接的第一电极和第二电极,所述光电转换组件用于将入射光线转换为光生载流子,所述第一电极和/或第二电极为钛-二氧化钛肖特基结电极,钛-二氧化钛肖特基结电极包括钛片及形成于钛片表面的二氧化钛氧化层。作为本专利技术的进一步改进,所述第一电极和第二电极为:第一电极为钛-二氧化钛肖特基结电极,第二电极为碳棒;或,第一电极为碳棒,第二电极为钛-二氧化钛肖特基结电极;或,第一电极为钛-二氧化钛肖特基结电极,第二电极为钛-二氧化钛肖特基结电极。作为本专利技术的进一步改进,所述入射光线为自然太阳光或人工光源。作为本专利技术的进一步改进,所述光电转换组件为:一个太阳能电池片;或,多个串联设置、或并联设置、或混联设置的太阳能电池片。相应地,一种光降解净化装置的制造方法,所述制造方法包括:S1、取钛片,经酸洗去除表面的氧化层,并进行退火处理,在钛片表面形成一层致密的二氧化钛氧化层,作为钛-二氧化钛肖特基结电极;S2、提供一光电转换组件;S3、在光电转换组件正极和负极分别电性连接第一电极和第二电极,第一电极和/或第二电极为步骤S1制备的钛-二氧化钛肖特基结电极。作为本专利技术的进一步改进,所述步骤S1中酸洗的试剂是氢氟酸、硝酸和水按1:3:6比例混合的混合酸性试剂,酸洗时间为1~100s。作为本专利技术的进一步改进,所述步骤S1中退火处理在电阻炉中进行。作为本专利技术的进一步改进,所述步骤S1中退火处理具体为:将电阻炉中以1~10℃/min的升温速率加热至100~500℃,空气条件下退火1~10h,获得厚度为100~4000nm的二氧化钛氧化层。本专利技术还公开了一种光降解净化装置的净化方法,所述净化方法包括:将第一电极和第二电极接入含有有机物的污水中;采用入射光线照射光电转换组件上,对污水进行光降解。作为本专利技术的进一步改进,所述净化方法还包括:在污水中加入氯化钠,以提高光降解效率。本专利技术的有益效果是:光降解净化装置结构简单,制备方便,且光降解效率较高,可广泛应用于光催化废水处理;钛-二氧化钛肖特基结电极可由简单的退火制备形成,可以工业化大规模生产,降低了生成成本,并提高了装置的寿命及耐久性;利用光电转换组件作为光源收集器,增加了光源的利用率,可广泛应用于工业生产中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术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为本专利技术第一实施方式中光降解净化装置的结构示意图;图2a为独立金属钛(Ti)和邻近独立二氧化钛(TiO2)的能带图;图2b为钛(Ti)和二氧化钛(TiO2)紧密接触时的能带图;图3为本专利技术第二实施方式中光降解净化装置的制造方法流程图;图4a为本专利技术第一实施例中不同情况下光降解净化装置的光降解效率曲线图;图4b为本专利技术第二实施例中不同情况下光降解净化装置的光降解效率曲线图;图4c为本专利技术第三实施例中不同情况下光降解净化装置的光降解效率曲线图;图4d为本专利技术第四实施例中不同情况下光降解净化装置的光降解效率曲线图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本专利技术保护的范围。参图1所示,本专利技术第一实施方式中公开了一种光降解净化装置,该光降解净化装置包括光电转换组件10、以及与光电转换组件的正极和负极电性连接的第一电极20和第二电极30,该光电转换组件10用于将入射光线转换为光生载流子(电子或空穴),第一电极20和第二电极30均为钛-二氧化钛肖特基结电极,钛-二氧化钛肖特基结电极包括钛片及形成于钛片表面的氧化层。参图2a所示为独立金属钛(Ti)和邻近独立二氧化钛(TiO2)的能带图。金属Ti的功函数qΦm=4.33ev,TiO2的功函数qΦs=4.6ev,TiO2的禁带宽度Eg=3.2ev。图2b所示为钛(Ti)和二氧化钛(TiO2)紧密接触时的能带图。当金属Ti与半导体TiO2紧密接触时,两种不同材料的费米能级在热平衡时应相同,真空能级也必须连续,势垒高度为0.27ev。当在金属Ti上施加正向偏压时,则半导体TiO2到金属Ti的势垒高度将变小,电子更易由半导体进入金属Ti,而对反向偏压,则将使势垒提高,使得电子更难从半导体TiO2进入金属Ti。结合钛(Ti)和二氧化钛(TiO2)的能带关系,本实施方式中光电转换组件10的正极和负极的反应过程如下:正极,当入射光线照射在光电转换组件上时,对正极的钛-二氧化钛肖特基结电极产生正偏压,半导体TiO2到金属Ti的势垒高度将变小,由光电转换组件输送到金属Ti中的空穴更易由金属中进入半导体TiO2中的价带,半导体TiO2中由价带跃迁到导带的电子,和溶液中的电子更易由半导体TiO2进本文档来自技高网
...
光降解净化装置及其制造方法与净化方法

【技术保护点】
一种光降解净化装置,其特征在于,所述光降解净化装置包括光电转换组件、以及与光电转换组件的正极和负极电性连接的第一电极和第二电极,所述光电转换组件用于将入射光线转换为光生载流子,所述第一电极和/或第二电极为钛‑二氧化钛肖特基结电极,钛‑二氧化钛肖特基结电极包括钛片及形成于钛片表面的二氧化钛氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种光降解净化装置,其特征在于,所述光降解净化装置包括光电转换组件、以及与光电转换组件的正极和负极电性连接的第一电极和第二电极,所述光电转换组件用于将入射光线转换为光生载流子,所述第一电极和/或第二电极为钛-二氧化钛肖特基结电极,钛-二氧化钛肖特基结电极包括钛片及形成于钛片表面的二氧化钛氧化层。2.根据权利要求1所述的光降解净化装置,其特征在于,所述第一电极和第二电极为:第一电极为钛-二氧化钛肖特基结电极,第二电极为碳棒;或,第一电极为碳棒,第二电极为钛-二氧化钛肖特基结电极;或,第一电极为钛-二氧化钛肖特基结电极,第二电极为钛-二氧化钛肖特基结电极。3.根据权利要求1所述的光降解净化装置,其特征在于,所述入射光线为自然太阳光或人工光源。4.根据权利要求1所述的光降解净化装置,其特征在于,所述光电转换组件为:一个太阳能电池片;或,多个串联设置、或并联设置、或混联设置的太阳能电池片。5.一种如权利要求1~4中任一项所述的光降解净化装置的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括:S1、取钛片,经酸洗去除表面的氧化层,并进行退火处理,在钛片表面形成一层致密的二氧化钛氧化层,...

【专利技术属性】
技术研发人员:苏晓东刘骞郭海生
申请(专利权)人:苏州大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1