專利名稱：：二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：一種二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的制備方法，更具體的說，利用陽極氧化鋁AAO模板液相共沉積二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜，屬于納米薄膜領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：能源和環(huán)境污染是21世紀(jì)人類面對的首要問題。納米技術(shù)和半導(dǎo)體光催化技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和治理，給環(huán)境污染和治理方面帶來了新的機(jī)遇。納米Ti02以其優(yōu)異的光催化性能，引起了國內(nèi)外材料科學(xué)界的廣泛關(guān)注，成為開發(fā)研究的熱點(diǎn)之一。雖然納米Ti02光催化劑以其無毒無害、氧化能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好而最為常用但目前其在使用過程中尚存以下一些問題:(l)納米Ti02顆粒細(xì)小，在廢水處理過程中，易造成隨水流失浪費(fèi)，回收很困難。(2)光吸收效率較低，通過制備具有高比表面積的氧化鈦納米管是提高其光吸收特性的有效手段之一。(3)光生空穴-電子對極易復(fù)合而失去了催化作用，因而從經(jīng)濟(jì)角度看，如何提高納米Ti02的光催化效率，避免復(fù)合是一個(gè)急需解決的問題。目前解決光生空穴-電子對的復(fù)合主要研究方向集中于對納米二氧化鈦進(jìn)行復(fù)合處理，例如二氧化鈦和二氧化硅復(fù)合物的制備，其制備方法主要集中于使用溶膠-凝膠法，例如專利CN11894594提供了用溶膠-凝膠法制備二氧化硅和二氧化鈦介孔復(fù)合體的方法。專利CN1244516A提供了用硅溶膠和鈦溶膠制備二氧化鈦二氧化硅復(fù)合粉末的方法。但是，用這種方法制備的復(fù)合二氧化鈦和二氧化硅介孔復(fù)合體工藝比較復(fù)雜，一般需要兩次處理，即先完成介孔的制備然后進(jìn)行復(fù)合處理，用這種方法制備的納米復(fù)合粉末雖然可以一次完成，但是最終難以解決其負(fù)載問題，在污水處理過程中難以回收，易造成二次污染。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題是提供一種制備二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的方法。不僅解決納米二氧化鈦的負(fù)載問題，而且通過液相共沉積制備二氧化鈦和二氧化硅復(fù)合納米管，能在一定程度上改善光催化效率，即減少光生-電子對的復(fù)合問題，工藝簡單，一步完成。本發(fā)明所提供一種二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟(D對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，所采用電解質(zhì)溶液為H3P04，濃度為0.5-1.5M，氧化電壓80-100V，氧化時(shí)間8-12h;(2)用由陽極氧化處理后得到的氧化鋁納米管陣列作為模板，用去離子水清洗并烘干后備用；(3)將0.05-0.5M的(NH4)21^6和0.05-0.5M的(NH4)2SiF6混合液按Si原子與Ti原子摩爾比為0.05-0.5混合成一份液相沉積溶液；(4)將陽極氧化鋁納米管陣列模板置于上述液相沉積溶液中靜置沉積15-30min，溫度為30-4(TC，取出用去離子水清洗，烘干得到薄膜；(5)將烘干后的薄膜在400-60(TC進(jìn)行熱處理保溫2-4h,然后隨爐冷卻至室溫，制備完成。本發(fā)明的有益效果是由于采用了(NH4)2TiF6和(NH4)2SiF6液相共沉積技術(shù)，本發(fā)明制備的二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜有很好的納米管形貌，本發(fā)明的工藝過程不同于常規(guī)的二氧化硅二氧化鈦復(fù)合技術(shù)先制備二氧化鈦納米管后進(jìn)行復(fù)合，因采用液相共沉積法省略了后續(xù)復(fù)合處理，簡化了制備工藝，工藝可重復(fù)性強(qiáng)，便于規(guī)模生產(chǎn)；此外，利用本發(fā)明在不同沉積溫度、沉積溶液配比以及沉積時(shí)間下制備的二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜對100mg/L(0.1wt%)甲基藍(lán)溶液的光催化降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明2-5h之后處理效率達(dá)到70%-95%。優(yōu)異的光催化性能及簡單的制備工藝，使得二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜有廣泛的應(yīng)用前景。圖1:Ti02和Si02復(fù)合納米管光催化薄膜共沉積制備圖(a)沉積前(b)沉積中(c)沉積后圖2:二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的掃描電鏡正視圖(SEM)本發(fā)明的二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的掃描電鏡圖，加速電壓為30kV，放大倍數(shù)30000倍，沿垂直薄膜方向拍攝。圖中可見，二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管排列整齊，孔徑為30-100nm左右。具體實(shí)施例方式實(shí)施實(shí)例一對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，采用濃度為0.5M的H3P04為電解質(zhì)溶液，氧化電壓100V,氧化時(shí)間10h。將陽極氧化后生長了陽極氧化鋁模板(AAO)的鋁基片取出用去離子水清洗后備用。將0.5mol/L(NH4)21^6和0.5mol/L(NH4)2SiF6混合液按原子含量Si:Ti-5。/。比例混合成一份液相沉積溶液，并充分?jǐn)嚢?，置?0。C水浴中備用。將AAO模板浸入(NH4)2TiF6和(NH4)2SiF6混合液中沉積15min后取出，用去離子水清洗并烘干。隨后升溫40CTC下保溫3h隨爐冷卻至室溫。實(shí)施實(shí)例二對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，采用濃度為0.5M的H3P04為電解質(zhì)溶液，氧化電壓80V，氧化時(shí)間12h。將陽極氧化后生長了陽極氧化鋁模板(AAO)的鋁基片取出用去離子水清洗后備用。將0.1mol/L(NH4)2TiF6和0.1mol/L(NH4)2SiF6混合液按原子含量Si:Ti-l(f/。比例混合成一份液相沉積溶液，并充分?jǐn)嚢?，置?5r水浴中備用。將AAO模板浸入(NH4)2TiF6和(NH4)2SiF6混合液中攪拌沉積20min后取出，用去離子水清洗并烘干。隨后升溫50(TC下保溫2h隨爐冷卻至室溫。實(shí)施實(shí)例三對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，采用濃度為1M的H3P04為電解質(zhì)溶液，氧化電壓100V，氧化時(shí)間10h。將陽極氧化后生長了陽極氧化鋁模板(AAO)的鋁基片取出用去離子水清洗后備用。將0.05mol/L(NH4)2TiFjt]0.05mol/L(NH4)2SiF6混合液按原子含量Si:Ti-20。/。比例混合成一份液相沉積溶液，并充分?jǐn)嚢?，置?(TC水浴中備用。將AAO模板浸入(NH4)27^6和(NH4)2SiF6混合液中攪拌沉積30min后取出，用去離子水清洗并烘干。隨后升溫500"C下保溫3h隨爐冷卻至室溫。實(shí)施實(shí)例四對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，采用濃度為1M的H3P04為電解質(zhì)溶液，氧化電壓80V，氧化時(shí)間12h。將陽極氧化后生長了陽極氧化鋁模板(AAO)的鋁基片取出用去離子水清洗后備用。將0.1mol/L(NH4)2TiF6和0.1mol/L(NH4)2SiF6混合液按原子含量Si:Ti-30。/。比例混合成一份液相沉積溶液，并充分?jǐn)嚢?，置?5。C水浴中備用。將AAO模板浸入(NH4)21^6和(NH4)2SiF6混合液中攪拌沉積20min后取出，用去離子水清洗并烘干。隨后升溫600'C下保溫4h隨爐冷卻至室溫。實(shí)施實(shí)例五對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，采用濃度為1.5M的EyP04為電解質(zhì)溶液，氧化電壓100V，氧化時(shí)間8h。將陽極氧化后生長了陽極氧化鋁模板(AAO)的鋁基片取出用去離子水清洗后備用。將0.1mol/L(NH4)2TiF6和0.1mol/L(NH4)2SiF6混合液按原子含量Si:Ti-40。/。比例混合成一份液相沉積溶液，并充分?jǐn)嚢?，置?5匸水浴中備用。將AAO模板浸入(NH4)2TiF6和(NH4)2SiF6混合液中攪拌沉積30min后取出，用去離子水清洗并烘干。隨后升溫500'C下保溫3h隨爐冷卻至室溫。實(shí)施實(shí)例六對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，采用濃度為1.5M的H3P04為電解質(zhì)溶液，氧化電壓80V，氧化時(shí)間12h。將陽極氧化后生長了陽極氧化鋁模板(AAO)的鋁基片取出用去離子水清洗后備用。將0.05mol/L(NH4)2TiFjB0.05mol/L(NH4)2SiF6混合液按原子含量Si:1^40。/。比例混合成一份液相沉積溶液，并充分?jǐn)嚢?，置?(TC水浴中備用。將AAO模板浸入(NH4)27^6和(NH4)2SiF6混合液中攪拌沉積30min后取出，用去離子水清洗并烘干。隨后升溫500'C下保溫3h隨爐冷卻至室溫。實(shí)施實(shí)例七對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，采用濃度為1M的H3P04為電解質(zhì)溶液，氧化電壓100V,氧化時(shí)間12h。將陽極氧化后生長了陽極氧化鋁模板(AAO)的鋁基片取出用去離子水清洗后備用。將0.1mol/L(NH4)2TiF6和0.1mol/L(NH4)2SiF6混合液按硅原子含量50。/。比例混合成一份液相沉積溶液，并充分?jǐn)嚢?，置?5匸水浴中備用。將AAO模板浸入(NH4)2TiF6和(NH4)2SiF6混合液中攪拌沉積30min后取出，用去離子水清洗并烘干。隨后升溫550。C下保溫3h隨爐冷卻至室溫。本發(fā)明共設(shè)有3個(gè)附表，現(xiàn)分別說明如下6表1二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的能譜圖(EDS)元素分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜用于降解甲基藍(lán)溶液數(shù)值表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3純二氧化鈦納米管和二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜用于降解甲基藍(lán)溶液的數(shù)值對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)對金屬鋁片進(jìn)行陽極氧化處理，所采用電解質(zhì)溶液為H3PO4，濃度為0.5-1.5M，氧化電壓80-100V，氧化時(shí)間8-12h；(2)用由陽極氧化處理后得到的氧化鋁納米管陣列作為模板，用去離子水清洗并烘干后備用；(3)將0.05-0.5M的(NH4)2TiF6和0.05-0.5M的(NH4)2SiF6混合液按Si原子與Ti原子摩爾比為0.05-0.5混合成一份液相沉積溶液；(4)將陽極氧化鋁納米管陣列模板置于上述液相沉積溶液中靜置沉積15-30min，溫度為30-40℃，取出用去離子水清洗，烘干得到薄膜；(5)將烘干后的薄膜在400-600℃進(jìn)行熱處理保溫2-4h，然后隨爐冷卻至室溫，制備完成。全文摘要二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜的制備方法屬于納米薄膜領(lǐng)域。目前，二氧化鈦光催化薄膜由于光生空穴與電子對容易復(fù)合的問題，導(dǎo)致其用于污水處理效率較低。本發(fā)明采用陽極氧化鋁(AAO)作為模板，利用液相沉積法，將AAO浸入30-40℃(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>TiF<sub>6</sub>和(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SiF<sub>6</sub>混合液中共沉積原位生長，制備了形貌較好的二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜；將所制備的薄膜進(jìn)行清洗、烘干后，在400-600℃進(jìn)行熱處理保溫2-4h后制備出具有高光催化性能的二氧化鈦二氧化硅復(fù)合納米管光催化薄膜。本發(fā)明一次性完成納米薄膜及復(fù)合處理，可重復(fù)性強(qiáng)，便于規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)用于100mg/L(0.1wt％)甲基藍(lán)溶液的光催化反應(yīng)，2-5h之后處理效率達(dá)到70％-95％。文檔編號B01J37/00GK101623658SQ200910090709公開日2010年1月13日申請日期2009年8月3日優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日發(fā)明者崔云濤,李洪義,王珍珍,王金淑,欣陳申請人:北京工業(yè)大學(xué)