一种非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂及其制备方法与应用。通过对镀有金属陶瓷涂层的钛片进行阳极氧化后煅烧，调控其煅烧条件参数，将部分非金属元素以气体形式去除的方法，制备得到非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂。该光催化剂拥有规整的独立管壁阵列结构以及管壁多级孔道等特殊形貌，可以实现良好的可见光响应、提供快速电子传输通道以及更好的吸附传质性能，其可见光催化性能较光滑管壁的纯钛纳米管阵列显著增强，极大提高了对太阳光的利用效率和光生电子空穴分离能力。所制备的光催化剂能够广泛应用于光催化及光电催化废水治理、大气净化等方面。

A nonmetal doped porous wall titanium nanotube array visible light catalyst and its preparation method and Application

The invention discloses a nonmetal doped porous wall titanium nanotube array visible light catalyst and a preparation method and application thereof. By calcining the titanium plates coated with metal ceramic coating and calcining the calcining condition parameters and removing some nonmetallic elements in the form of gas, the visible light catalyst for non metal doped multi hole wall titanium nanotube arrays was prepared. The photocatalyst has a regular independent tube wall array structure and a multistage tube wall, which can achieve good visible light response, provide rapid electron transport channel and better adsorption mass transfer performance. The visible photocatalytic performance of the pure titanium nanotube array with smooth tube wall is significantly enhanced and greatly improved. The efficiency of sunlight utilization and the photoelectron hole separation ability. The prepared photocatalyst can be widely used in photocatalysis and photoelectricity catalysis for wastewater treatment and atmospheric purification.

【技术实现步骤摘要】
一种非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于环境功能材料
，具体涉及一种非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂的制备方法及其在环境治理中的应用。
技术介绍
环境和能源是21世纪人类面临和亟待解决的重大问题，以TiO2为代表的光催化技术以其室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。半导体光催化剂的形貌结构对其发挥最大催化效果有着极其重要的作用。近年来，各种形貌结构的TiO2如纳米管、线、片、中空球及三维互连结构等材料被开发出来。其中钛纳米管以其大的比表面积、结构高度可控以及具有快速电子通道的特性，受到了研究者的广泛关注。目前钛纳米管的制备方法主要有阳极氧化、模板水热法以及静电纺丝。相对于模板水热和静电纺丝等制备方法，电化学阳极氧化法工艺简单，可操作性强，并且所制备的TiO2纳米管生长规则均匀、以垂直独立的阵列形式整齐排列，具有极高的纳米结构有序性和极低的团聚程度、更大的比表面积和更强的吸附能力。然而现有阳极氧化技术大多采用纯钛箔电极为阳极、铂片作为阴极，成本较高，所制备的纯钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂的制备方法，其特征在于，通过对镀有金属陶瓷涂层的钛片进行阳极氧化后煅烧，调控其煅烧条件参数，将部分非金属元素以气体形式去除的方法，制备得到非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂的制备方法，其特征在于，通过对镀有金属陶瓷涂层的钛片进行阳极氧化后煅烧，调控其煅烧条件参数，将部分非金属元素以气体形式去除的方法，制备得到非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂。2.根据权利要求1所述非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列可见光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）预处理：取表面镀有5~10μm厚度金属陶瓷涂层的纯钛片，依次放入无水乙醇和去离子水中超声，在空气中室温干燥，得到预处理后的镀有金属陶瓷涂层的纯钛片；（2）阳极氧化：采用两电极系统，阴极为纯钛片、阳极为步骤（1）所得的预处理后的镀有金属陶瓷涂层的纯钛片，电解液为含氟化铵（NH4F）和去离子水的乙二醇（EG）溶液；在直流恒定电压下进行阳极氧化，无需维持电解液的温度，搅拌；反应后放入无水乙醇中浸泡20~40min后室温下自然干燥，得到无定形非金属掺杂TiO2纳米管阵列；所述NH4F浓度为0.3wt%~0.7wt%；所述去离子水体积为1~3vol%；所述电解液体积为55~65mL；（3）锐钛矿非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列的制备：将无定形非金属掺杂TiO2纳米管阵列置于马弗炉中高温煅烧，空气气氛，得到锐钛矿非金属掺杂多孔壁钛纳米管阵列。3.根据权利要求2所述的非金属掺杂多孔壁钛纳米管可见光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的金属陶瓷涂层包括碳化钛涂层、氮化钛涂层或碳氮化钛涂层；所述涂层厚度为5~20μm，非金属元素的质量分数不低于10%；所述的超声清洗时间为15~30min，所述室温下干燥的温度为20~35℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡芸，游素珍，韦朝海，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44