储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法技术

储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，涉及光阳极。以钛箔为基体，在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声得钛基体试样；以钛基体试样为阳极，铂片为阴极，阳极氧化反应后，将制得的样品清洗干燥，即得TiO

Energy storage type WO3 / SrTiO3 / TiO2 nanocomposite film photoanode preparation method

Energy storage type WO3 / SrTiO3 / TiO2 nanocomposite film photoanode preparation method, relates to a light anode. The titanium foil as the substrate, in acetone, ethanol and deionized water ultrasonic titanium samples; using titanium substrate as anode and platinum electrode as cathode, anode oxidation reaction, the samples prepared by dry cleaning, which was TiO

【技术实现步骤摘要】
储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法
本专利技术涉及光阳极，尤其是涉及储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛(WO3/SrTiO3/TiO2)纳米复合膜光阳极的制备方法。
技术介绍
纳米二氧化钛(TiO2)半导体以其优越的光电性能广泛应用于光催化、太阳能电池和金属腐蚀防护等领域[1-3]。TiO2可作为光阳极在光照条件下向与之连接的金属提供光生电子而实现阴极保护作用，抑制金属腐蚀，是应用于光电化学防腐蚀的重要材料[4-5]。但是，光生电子-空穴对的快速复合，光电转换效率低，是TiO2半导体材料在光电化学应用中需要解决的关键问题。在TiO2光电化学防腐蚀中，可通过制备TiO2复合材料解决这些问题。半导体复合是制备TiO2复合材料的常用方法，由于导带、价带、禁带宽度的不同，光生载流子在复合的半导体之间迁移，可降低光生电子与空穴的复合，提高光电转化效率。半导体复合能级结构类型主要有三种，其中typeII型结构是最为有效的[6]。TypeII型为一种阶梯状的能带排列结构，光生电子从一种半导体导带迁移到另一种位置更负的半导体导带上的同时，空穴发生反向运动，有效地抑制了光生电子-空穴对的复合，具有优异的光电性能。SrTiO3作为一种钙钛矿型的P型半导体，禁带宽度与TiO2一样均为3.2eV，但导带位置更负[7]。Ohko等[8]发现平带电位更负的SrTiO3能够有效抑制碳钢的腐蚀，具有良好的光电化学防腐性能。SrTiO3/TiO2复合材料具有良好的光电化学性能[9,10]，因为光生电子能从SrTiO3导带迁移到TiO2导带，而TiO2价带上的空穴又能转移到SrTiO3价带，有利于光生载流子的分离。此外，当N型半导体TiO2与P型半导体SrTiO3接触时，内建电场会加速电子和空穴的移动，进一步抑制电子和空穴的复合，提高光电转换效率[7,11]。WO3/TiO2复合材料在光电化学领域的应用较多，在光电化学防腐蚀中常用浸渍旋涂的方法在金属表面制备WO3/TiO2复合涂层[12-13]，WO3/TiO2复合涂层不仅能在光照时对金属提供光生阴极保护，在光源切断后的一定时间内，还能对金属维持阴极保护，具有储存光生电子的功能。由于SrTiO3、TiO2、WO3三者的能带位置及宽度的不同[6]，通过复合能够形成typeII型的能带排列结构。光照时，SrTiO3和TiO2同时发生带间的电子跃迁，光生电子从SrTiO3导带转移到TiO2导带，又能与从TiO2价带跃迁到导带的电子一起向更负的WO3导带转移。而留在TiO2价带上的空穴则会向能量较低的SrTiO3价带迁移，与光生电子反向移动，通过光生载流子的分离和迁移，可有效抑制光生电子-空穴对的复合，提高光电转换效率。参考文献：[1]BianZF,TachikawaTetal.,Au/TiO2superstructure-basedplasmonicphotocatalystsexhibitingefficientchargeseparationandunprecedentedactivity[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2014,136:458-465.[2]GiordanoF,AbateAetal.,EnhancedelectronicpropertiesinmesoporousTiO2vialithiumdopingforhigh-efficiencyperovskitesolarcells[J].NatureCommunications,2016,7:10379.[3]ZhangJ,HuJetal.,FabricationofCdTe/ZnScore/shellquantumdotssensitizedTiO2nanotubefilmsforphotocathodicprotectionofstainlesssteel[J],CorrosionScience,2015,99:118-124.[4]YuanJ,TsujikawaS,Characterizationofsol‐gel‐derivedTiO2coatingsandtheirphotoeffectsoncoppersubstrates[J].JournaloftheElectrochemicalSociety,1995,142:3444-3450.[5]OhkoY,SaitohSetal.,Photoelectrochemicalanticorrosionandself-cleaningeffectsofaTiO2coatingfortype304stainlesssteel[J].JournaloftheElectrochemicalSociety,2001,148:B24-B28.[6]WangYJ,WangQSetal.,VisiblelightdriventypeIIheterostructuresandtheirenhancedphotocatalysisproperties:areview[J].Nanoscale,2013,5:8326-8339.[7]ZhuYF,XuLetal.,FabricationofheterostructuredSrTiO3/TiO2nanotubearrayfilmsandtheiruseinphotocathodicprotectionofstainlesssteel[J].ElectrochimicaActa,2014,121:361-368.[8]OhkoY,SaitohSetal.,PhotoelectrochemicalanticorrosioneffectofSrTiO3forcarbonsteel[J].ElectrochemicalandSolidStateLetters,2002,5:B9-B12.[9]ZhangXM,HuoKFetal.,SynthesisandphotocatalyticactivityofhighlyorderedTiO2andSrTiO3/TiO2nanotubearraysonTisubstrates[J].JournaloftheAmericanCeramicSociety,2010,93:2771-2778.[10]KimCW,SuhSPetal.,FabricationofSrTiO3-TiO2heterojunctionphotoanodewithenlargedporediameterfordye-sensitizedsolarcells[J].JournalofMaterialsChemistryA,2013,1:11820-11827.[11]ZhouJ,YinLetal.,HeterojunctionofSrTiO3/TiO2nanotubeswithdominant(001)facets:synthesis,formationmechanismandphotoelectrochemicalproperties[J].MaterialsScienceinSemiconductorProcessing,2015,40:107-116.[1本文档来自技高网...

【技术保护点】
储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)制备钛基体试样；2)制备TiO

【技术特征摘要】
1.储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)制备钛基体试样；2)制备TiO2纳米管阵列膜；3)制备SrTiO3/TiO2复合膜；4)制备储能型WO3/SrTiO3/TiO2纳米复合膜光阳极。2.如权利要求1所述储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述制备钛基体试样的具体方法为：以钛箔作为基体，依次在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声，得钛基体试样。3.如权利要求2所述储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于所述钛箔的厚度为0.05～0.15mm，长度为1.0～2.0cm，宽度为0.5～1.5cm；所述钛箔的纯度>99.7％。4.如权利要求2所述储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于所述超声的时间为25～40min。5.如权利要求1所述储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述制备TiO2纳米管阵列膜的具体方法为：以钛基体试样为阳极，铂片为阴极，阳极氧化反应后，将制备的样品清洗干燥，即得TiO2纳米管阵列膜。6.如权利要求5所述储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于所述阳极氧化反应用的电解质溶液采用质量百分浓度为0.45％～0.55％的HF水溶液；所述阳极氧化反应的电压为15～25V，阳极氧化反应的时间为30～60min；所述清洗采用去离子水清洗。7.如权利要求1所述储能型三氧化钨/钛酸锶/二氧化钛纳米复合膜光阳极的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述制备SrTiO3/TiO2复合膜的具体方法为：将制备的TiO2纳米管阵列膜放入聚四氟乙烯反应釜中，加入含Sr(COOH)2和KOH的混合溶液，水热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜荣归，梁燕，官自超，王海鹏，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35