ZnS/Au/TiO2纳米复合膜光阳极的制备方法，涉及一种光阳极。以钛箔作为基体，经10％(w)HNO3+1％(w)HF溶液刻蚀处理后清洗；以基体为阳极，铂片为阴极，进行电化学阳极氧化，将制得的样品清洗干燥后热处理，得在钛表面制备TiO2纳米管阵列膜的基体；先将NaOH溶液加入HAuCl4溶液，得混合溶液，再将钛表面制备TiO2纳米管阵列膜的基体放入混合溶液中反应，得Au修饰的TiO2纳米管阵列膜的基体；以Zn(NO3)2乙醇溶液和Na2S甲醇溶液分别作为Zn源和S源，将Au修饰的TiO2纳米管阵列膜表面依次在Zn源和S源的溶液中浸泡后清洗，得ZnS/Au/TiO2纳米复合膜光阳极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光阳极，尤其是涉及一种ZnS/Au/Ti02纳米复合膜光阳极的制备方法。
技术介绍
不锈钢材料因具有优良的物理和化学性能，在机械、建筑、军工、化工医疗、能源， 以及家庭耐用消费品等领域得到了广泛的应用。不锈钢的“不锈”是和耐蚀相对的。在一些条件下，特别是在氯离子存在的环境中，不锈钢易发生点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和腐蚀疲劳等局部腐蚀破坏现象。因此，控制或防止不锈钢腐蚀是非常重要的问题。至今，已有多种表面处理技术和涂层技术用于提高不锈钢的耐蚀性能，但仍然存在许多需要解决的问题。随着纳米技术的迅速发展，纳米材料在金属腐蚀与防护领域有着诱人的前景。 纳米二氧化钛(TiO2)半导体以其优越的光电性能引起了人们的广泛关注，1994年后 Tsujikawa研究组、Fujishima研究组和Choi研究组相继报道了在铜、304不锈钢和碳钢表面涂覆纳米TiO2颗粒薄膜，在紫外光照射下对金属基体的光生阴极保护作用，使腐蚀研究者看到了开发新的防腐蚀技术的希望。后来，又有人考察了 TiO2纳米线、纳米管的光生阴极保护作用。但是，由于TiO2的禁带宽度为3. 2eV，仅能吸收紫外光，太阳能利用率仅为 3 % 4 %，且光生电子-空穴对快速复合，光电转化效率较低。因此，如何进一步提高TiO2 薄膜的光电转化效率成为一个关键性的研究课题，其中，对薄膜进行改性，包括采用金属掺杂、非金属掺杂、复合半导体、染料敏化和贵金属沉积等方法是一些重要的思路。贵金属沉积是对TiO2纳米材料改性的有效方法之一，在半导体与贵金属之间可以形成一个特殊的界面——肖特基势垒，能有效地降低光生电子-空穴对的复合机率，促进光生电子的传递。近几年，由于Au纳米粒子改性1102材料后具有独特的光电性能，使其在光学和光催化研究方面受到越来越多的关注(. Electrochemical and Solid State Letters,2005,8(2) :E27 ; Dawson A, Kamat P V. Semiconductor-metal nanocomposites. Photoinduced fusion and photocatalysis of gold-capped TiO2 (Ti02/Gold)nanoparticles. Journalof Physical Chemical B,2001,105(5) 960-966 ； Subramanian V, Wolf E Ε, Kamat P V.Catalysis with TiO2/gold nanocomposites. Effect of metal particale size on the Fermi level equilibration. Joural ofthe American Chemical Society,2004, 126(15) 4943 ； Bian Z F, Zhu J, Cao F L, Lu Y F, Li H X. In situ encapulation of Au nanoparticles in mesoporous core-shell TiO2 microshperes with enhanced activity and durability . Chemical Communications, 2009, (25) :3789)。已有的石if 究发现，Au掺杂引入的杂质能级可以加快TiO2半导体中光生电子和空穴的传输速率，减少电子和空穴的复合，提高光电转化效率(Aurora P，Rhee P，Thompson L. Titania nanotube supported gold photoanodes for photoelectrochemical cells ·Journal of the Electrochemical Society，2010，157(7) :K152 ; Ghicov A，Schmuki P.Self-ordering electrochemistry :a review on growth and functionality of TiO2 nanotubes and other self-aligned MOx structures. Chemical Communications， 2009，(20) :2791.)。但是，在光生阴极保护研究方面，还缺乏这方面的研究。ZnS禁带宽度(3. 8eV)较大( Shen Q, Kobayashi J, Diguna L J, Toyoda T. Effect of ZnS coating on the photovoltaic properties of CdSe quantum dot-sensitized solar cells , Journal of Applied Physics，2008，103 (8).)，因而具有优良的光稳定性，且其导带电位(-1.85V vs NHE)比 Au 的费米能级(0. 5V vs NHE)较负(Chen W T, Hsu Y J. L-Cysteine-Assisted Growth of Core-Satellite ZnS-Au Nanoassemblies with High Photocatalytic Efficiency . Langmuir, 2010, 26 (8) 5918)，与 Au 复合可以形成能量势I (Shen Q, Kobayashi J, Diguna L J, Toyoda T.Effect of ZnS coating on the photovoltaic properties of CdSe quantum dot-sensitized solar cells. Journal of Applied Physics, 2008，103 (8).)，阻挡Au表面的电子与溶液的接触，从而可以使更多的电子导入外电路，可使光照时复合膜的光电流增大，提高阴极保护效应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的纯TiO2纳米材料光电转换效率低及其光生阴极保护效果较差等问题，提供一种可降低光生电子-空穴对的复合几率，进一步提高TiO2的光电转换效率，具有良好光生阴极保护作用的ZnS/Au/Ti02纳米复合膜光阳极的制备方法。本专利技术包括以下步骤1)以钛箔作为基体，经10% (w)HN03+1% (w)HF溶液刻蚀处理后，清洗；2)以基体为阳极，钼片为阴极，在0.5% (w)HF电解液中进行电化学阳极氧化，反应结束后，将制得的样品清洗，干燥后热处理，得在钛表面制备TiO2纳米管阵列膜的基体；3)先将NaOH溶液加入HAuCl4溶液，得混合溶液，再将钛表面制备TiO2纳米管阵列膜的基体放入混合溶液中反应，得Au修饰的TiO2纳米管阵列膜的基体；4)以Zn (NO3)2乙醇溶液和Na2S甲醇溶液分别作为Zn源和S源，将在步骤3)获得的Au修饰的TiO2纳米管阵列膜表面依次在Zn源和S源的溶液中浸泡后清洗，得ZnS/Au/ TiO2纳米复合膜光阳极。在步骤1)中，所述钛箔的厚度可为0.1 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．ＺｎＳ／Ａｕ／ＴｉＯ２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）以钛箔作为基体，经１０％（ｗ）ＨＮＯ３＋１％（ｗ）ＨＦ溶液刻蚀处理后，清洗；２）以基体为阳极，铂片为阴极，在０．５％（ｗ）ＨＦ电解液中进行电化学阳极氧化，反应结束后，将制得的样品清洗，干燥后热处理，得在钛表面制备ＴｉＯ２纳米管阵列膜的基体；３）先将ＮａＯＨ溶液加入ＨＡｕＣｌ４溶液，得混合溶液，再将钛表面制备ＴｉＯ２纳米管阵列膜的基体放入混合溶液中反应，得Ａｕ修饰的ＴｉＯ２纳米管阵列膜的基体；４）以Ｚｎ（ＮＯ３）２乙醇溶液和Ｎａ２Ｓ甲醇溶液分别作为Ｚｎ源和Ｓ源，将在步骤３）获得的Ａｕ修饰的ＴｉＯ２纳米管阵列膜表面依次在Ｚｎ源和Ｓ源的溶液中浸泡后清洗，得ＺｎＳ／Ａｕ／ＴｉＯ２纳米复合膜光阳极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜荣归，朱燕峰，张娟，漆海清，林昌健，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92
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