一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜及其制备方法和应用，属于光电催化技术领域。本发明专利技术先将乙醇、盐酸、钛酸四丁酯、可溶性钽源和水混合，得到水热反应前驱溶液，再将FTO衬底导电面朝下斜放于水热反应前驱溶液中，进行水热反应，水热反应过程中钛酸四丁酯发生水解反应生成取向生长的二氧化钛，同时钽离子掺杂入二氧化钛中，得到纳米薄膜前驱体；最后对纳米薄膜前驱体进行退火处理，得到钽掺杂二氧化钛纳米薄膜。本发明专利技术通过在水热过程中添加钽源，能够提高二氧化钛薄膜的导电性，所得纳米薄膜具有良好的光电性能和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及光电催化
，特别涉及一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，光电催化技术是当前世界上公认能够同时解决环境和能源问题的领域中最具有应用前景的新技术之一。它不仅能够分解水制氢，还能实现常温常压下利用氮气合成氨，而且能够模拟光合作用将CO2转换为碳氢燃料和氧气。因此，相应的催化剂作为光电催化技术的重要组成部分，近年来成为能源与材料领域的研究热点。二氧化钛由于其独特的电子性质、物理化学稳定性、无毒性而成为最具吸引力的半导体材料，由于它在光照下产生光激发电荷载流子的能力较强，在光电催化中得到了广泛的应用。然而，二氧化钛实际报道的光电转换效率远远低于理论极限，人们普遍认为这是由于其缓慢的电荷迁移率严重阻碍了它的整体性能。为了改善其电子运输能力，提高二氧化钛的光催化活性，人们对离子掺杂二氧化钛改性进行了广泛的研究。研究发现，通过在二氧化钛中引入少量的离子掺杂可以大大改善载流子的运输能力。目前有研究显示，掺铌的二氧化钛对电子注入和电荷迁移率有积极的影响，能够将能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜的制备方法，包括以下步骤：/n(1)将乙醇、盐酸、钛酸四丁酯、可溶性钽源和水混合，得到水热反应前驱溶液，所述水热反应前驱溶液中可溶性钽源与钛酸四丁酯的摩尔比为0.05～3.5：100，所述可溶性钽源为乙醇钽和/或五氯化钽；/n(2)将FTO衬底浸没于所述水热反应前驱溶液中，进行水热反应，冷却后在所述FTO衬底的导电表面得到纳米薄膜前驱体；/n(3)对所述纳米薄膜前驱体进行退火处理，得到钽掺杂二氧化钛纳米薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种钽掺杂二氧化钛纳米薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙醇、盐酸、钛酸四丁酯、可溶性钽源和水混合，得到水热反应前驱溶液，所述水热反应前驱溶液中可溶性钽源与钛酸四丁酯的摩尔比为0.05～3.5：100，所述可溶性钽源为乙醇钽和/或五氯化钽；
(2)将FTO衬底浸没于所述水热反应前驱溶液中，进行水热反应，冷却后在所述FTO衬底的导电表面得到纳米薄膜前驱体；
(3)对所述纳米薄膜前驱体进行退火处理，得到钽掺杂二氧化钛纳米薄膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应前驱溶液中乙醇、盐酸、钛酸四丁酯和水的体积比为(0.5～5)：(20～40)：(0.5～3)：(22～35)；
所述盐酸的质量浓度为36～38％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，FTO衬底的浸没方式为：将FTO衬底导电面朝下并斜放...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍钰文，李新雷，夏晓红，高云，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42