一种纳米复合材料氧掺杂二硫化钼/二氧化钛纳米管阵列的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米复合材料氧掺杂二硫化钼/二氧化钛纳米管阵列的制备方法及其应用；其原理是将阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列，置于含有七钼酸铵、硫代乙酰胺、连二亚硫酸钠和氨水的混合溶液中，采用简单的化学浴沉积法，在TiO2纳米管阵列上沉积MoO

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合材料氧掺杂二硫化钼/二氧化钛纳米管阵列的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及纳米复合材料的制备
，具体涉及一种纳米复合材料氧掺杂二硫化钼/二氧化钛纳米管阵列的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]光催化技术作为一种新型环境友好催化技术，在环境治理、新能源开发以及有机合成等领域有着广泛的应用前景。光催化技术的核心是半导体光催化剂。在众多半导体光催化剂中，阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列具有比表面积大、光催化活性高、稳定性好、重复利用率高、无毒环保等优势，成为最受重视的一种光催化剂，特别是在污水净化领域，TiO2纳米管阵列受到广泛关注。但是，TiO2的禁带宽度大(3.2eV)，只能被紫外光所激发，而且光量子效率较低，限制了其应用。为了解决以上问题，在光催化技术基础上发展出以固体催化剂为主体的光电催化技术。在光电催化技术中，催化剂可以被固定在载体上制成光电极参加反应，这样不但提高了催化剂的比表面积，而且在外加电压辅助下，可以实现光生电子和空穴的有效分离，从而在净化处理废水中展示其独特的优势。利用氧掺杂二硫化钼(MoO
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)来修饰TiO2纳米管阵列，不但可以降低TiO2纳米管阵列的禁带宽度，提高对可见光的利用率，还可以形成异质结，降低光生电子与空穴的复合率，从而使MoO
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/TiO2纳米管阵列成为性能优异的光电极材料。
[0003]申请号为202010381391.1的中国专利公开了一种具有缺陷的氧掺杂二硫化钼材料的制备方法及其应用，其使用的方法是水热法，反应温度为220℃，反应时间为24h，材料的后续处理还需要真空干燥和高温锻烧。其制备过程工艺复杂、周期长、能耗高，不利于实际应用。因此，开发工艺简单、条件温和、环境友好的氧掺杂二硫化钼(MoO
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)修饰TiO2纳米管阵列的方法具有重要的实际意义和应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是：提供一种纳米复合材料氧掺杂二硫化钼/二氧化钛纳米管阵列的制备方法及其应用，所制得的MoO
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/TiO2纳米管阵列，原位生长在钛箔基底上，竖直排列，尺寸均一，可以直接作为光电极用于盐酸四环素的光电催化降解，其降解效率是TiO2纳米管阵列的1.5倍。
[0005]本专利技术为解决上述问题所提供的技术方案为：一种纳米复合材料MoO
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/TiO2纳米管阵列的制备方法，所述方法包括以下步骤，
[0006](1)、以市售钛箔为基底，利用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列；
[0007](2)、将步骤(1)得到的生长在钛箔上的TiO2纳米管阵列放在在含有七钼酸铵、硫代乙酰胺、连二亚硫酸钠和氨水的混合溶液中，浸没后取出，用去离子水冲洗干净，在空气中晾干；采用化学浴沉积法将MoO
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纳米粒子沉积在TiO2纳米管阵列上，重复多次，得到MoO
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/TiO2纳米管阵列；
[0008](3)、将步骤(2)得到的原位生长在钛箔上的MoO
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/TiO2纳米管阵列，用去离子水、乙醇和丙酮依次清洗，在空气中干燥。
[0009]优选的，所述步骤1中市售钛箔的规格为3
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2cm。
[0010]优选的，所述步骤(2)中混合溶液中七钼酸铵的浓度为1～10mmol/L，硫代乙酰胺的浓度为1～2mol/L，连二亚硫酸钠的浓度为50～100mmol/L，氨水的浓度为14.8mol/L。
[0011]优选的，所述步骤(2)中在混合溶液中浸没的时间为5～10分钟，在空气中晾干的时间为5～10分钟。
[0012]优选的，所述步骤(2)中化学浴沉积的重复次数为3～15次。
[0013]本专利技术还公开了一种MoO
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/TiO2纳米管阵列在光电催化降解抗生素污染物中的应用，本专利技术制备得到的纳米复合材料MoO
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/TiO2纳米管阵列可以作为光电极材料，在模拟太阳光照射和外加偏压辅助下，光电催化降解一种典型的抗生素污染物——盐酸四环素。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0015]1、本专利技术采用化学浴沉积法，将MoO
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纳米粒子沉积在TiO2纳米管阵列上，制备了MoO
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/TiO2纳米管阵列。该方法操作简捷、条件温和、环保节能，制得的MoO
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/TiO2纳米管阵列相比于未修饰的TiO2纳米管阵列，光电性能更加优异，前者对盐酸四环素的光电催化降解效率是后者的1.5倍。此外，以钛箔为基底的MoO
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/TiO2纳米管阵列是相互依托的一体式基底，便于回收和重复利用，而且催化活性不易失效，因此可以作为光电极材料与外部电路相连接，直接应用于抗生素废水的光电催化净化处理。
[0016]2、本专利技术制备的MoO
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/TiO2纳米管阵列，与以前申请专利技术中制备的MoS2/Ag/TiO
2 NTs(申请专利号为201810239525.9)和MoSe2/TiO
2 NTs(申请专利号为201910628372.1)有所不同，在MoS2晶格中掺杂氧得到的MoO
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，不但可以改善其电子结构，增加活性位点，还可以调控其禁带宽度，使得MoO
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沉积TiO2纳米管阵列作为光电极材料的催化活性和稳定性大大增强。不同于以前申请专利中的水热法和循环伏安法，本专利技术中使用的化学浴沉积法，不需要高温高压或三电极体系，只需要在室温的化学浴溶液中进行，工艺简单且节能环保。通过调节化学浴溶液的浓度和沉积次数，可以调控MoO
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在TiO2纳米管阵列表面沉积的数量，避免TiO2纳米管阵列的管口被MoO
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堵住，成为光生电子和空穴的复合中心，降低MoO
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/TiO2纳米管阵列的光电催化活性。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]图1为本专利技术的TiO2纳米管阵列(TiO
2 NTs)和MoO
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/TiO2纳米管阵列(MoO
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/TiO2NTs)的扫描电子显微镜图。(a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合材料MoO
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/TiO2纳米管阵列的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，(1)、以市售钛箔为基底，利用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列；(2)、将步骤(1)得到的生长在钛箔上的TiO2纳米管阵列放在含有七钼酸铵、硫代乙酰胺、连二亚硫酸钠和氨水的混合溶液中，浸没后取出，用去离子水冲洗干净，在空气中晾干；采用化学浴沉积法将MoO
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纳米粒子沉积在TiO2纳米管阵列上，重复多次，得到MoO
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/TiO2纳米管阵列；(3)、将步骤(2)得到的原位生长在钛箔上的MoO
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/TiO2纳米管阵列，用去离子水、乙醇和丙酮依次清洗，在空气中干燥。2.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料MoO
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/TiO2纳米管阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤1中市售钛箔的规格为3
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【专利技术属性】
技术研发人员：李婷婷，何花，韩子铭，龚瀛，杨松，洪昶，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：