一种Cu掺杂改性的TiO2光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Cu掺杂改性的TiO2光催化剂，所述催化剂生长于铜钛合金线或合金棒基体上，且在基体圆周面上具有二维结构，其结构单元为Cu掺杂的TiO2纳米管。本发明专利技术还公开了该Cu掺杂改性的TiO2光催化剂的制备方法，通过电化学阳极氧化法，直接在铜钛合金线或合金棒基体上生长出具有二维结构、且具有较强可见光响应性能的Cu掺杂TiO2纳米管阵列。采用本发明专利技术的二维结构及Cu掺杂TiO2光催化剂，增加了TiO2光催化剂的比表面积，有效拓展了TiO2光催化剂的禁带宽度，从而能够显著提高对降解物的吸附能力并获得对太阳光谱的高效吸收，有利于可见光催化活性的改善，且该TiO2光催化剂的可回收性好、工艺简单、成本低廉及可控程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二氧化钛光催化剂，尤其涉及一种具有二维(2D)结构的Cu掺杂 改性TiO2纳米管阵列及其制备方法。
技术介绍
二氧化钛(TiO2)纳米管阵列以其优异的物理和化学性能在光催化领域得到广泛 应用。然而，由于TiO2的禁带宽度较宽，约为3. OeV 3. 2eV，使得只有小于5%的紫外光区域 的太阳光谱能够被吸收利用，因此，严重制约了其对太阳光的高效吸收。为了克服TiO2的这 一缺陷使其具有更好的可见光响应性能，各国研究者对此展开了广泛而又深入的研究，其 中最为行之有效的方法则是通过掺杂手段来改变其电子和能带结构，如过渡金属元素(如 Cr、V和Cu)和非金属元素(如N、S、F和P)等，从而达到降低其吸收带隙并改善其光电化学 性能的目的。TiO2纳米管的制备方法通常有溶胶-凝胶法、水热法、模板法、电化学阳极氧化法 等。在通过化学方法制备TiO2纳米管以及掺杂改性的TiO2纳米粉体或纳米管时，其工艺复 杂、设备昂贵、可控程度低、且制备出的TiO2纳米管有序度较低。与化学方法相比，电化学 阳极氧化法则具有工艺简单、成本低廉、可控长度高等优点，因此，引起了各国研究者的高度关注。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Cu掺杂改性的TiO2光催化剂，其特征在于，该催化剂生长于铜钛合金线或合金棒基体上，且在基体圆周面上具有二维结构，其结构单元为Cu掺杂的TiO2纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种Cu掺杂改性的TiO2光催化剂，其特征在于，该催化剂生长于铜钛合金线或合金棒基体上，且在基体圆周面上具有二维结构，其结构单元为Cu掺杂的TiO2纳米管。2.根据权利要求1所述的Cu掺杂改性的TiO2光催化剂，其特征在于，所述TiO2光催化剂的晶相结构是锐钛矿相和金红石相混合的复合晶相结构，所述复合晶相结构中金红石相质量百分含量为1 10%。3.根据权利要求1所述的Cu掺杂改性的TiO2光催化剂，其特征在于，所述具有二维结构的Cu掺杂TiO2纳米管阵列的本征吸收带边为35(T500nm，在可见光范围内的吸收带边为650 900nm。4.一种Cu掺杂改性的TiO2光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 步骤一、将二元Cu-Ti合金线或合金棒基体进行打磨、抛光、清洗并干燥备用； 步骤二、配置甲酰胺基电解液； 步骤三、将所述Cu-Ti合金线或合金棒基体浸入到所述甲酰胺基电解液中作为阳极，采用高纯钼片电极作为对电极进行阳极氧化，一定反应时间后在Cu-Ti合金线或合金棒基体上得到Cu掺杂改性的TiO2纳米管阵列前驱体薄膜； 步骤四、将步骤三中表面生长有Cu掺杂TiO2纳米管阵列前驱体薄膜的Cu-Ti合金线或合金棒在无水乙醇中超声波处理，然后用去离子水清洗，再将清洗之后的Cu掺杂TiO2纳米管阵列前驱体薄膜吹干备用； 步骤五、将步骤四中干燥后的表面生长有Cu掺杂TiO2纳米管阵列前驱体薄膜的Cu-Ti合金线或合金棒放入耐高温的陶瓷器皿中，然后在炉中将其进行退火处理。5.根据权利要求4所述的Cu掺杂改性的TiO2光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤一中，将二元Cu-Ti合金线或合金棒基体在丙酮中超声波清洗，然后在无水乙醇中超声波清洗，再用蒸馏水冲洗，最后用惰性气体吹干清洗之后的二元Cu-Ti合金线或合金棒基体。6.根据权利要求4所述的Cu掺杂改性的TiO2光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤一中，用于生长C...

【专利技术属性】
技术研发人员：马清，陈建军，杨建，张维丽，王晓伟，符冬菊，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：