本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)楣獯呋?、光電化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及二氧化鈦異質(zhì)結(jié)光催化劑開(kāi)發(fā)及制備方法。

背景技術(shù)：

tio2納米管陣列(tna)由于其高的比表面積，優(yōu)良的電荷傳輸性能、無(wú)毒、催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性和低成本等優(yōu)點(diǎn)而受到研究者們的青睞。tna在氣體傳感器、太陽(yáng)能電池、生物催化劑、生物醫(yī)學(xué)植入材料和鋰離子電池等方面的應(yīng)用是很吸引人的。然而tio2僅能吸收500nm以下波長(zhǎng)的太陽(yáng)光，無(wú)法充分利用太陽(yáng)光的能源；并且光生電子空穴對(duì)易于復(fù)合，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率較低，在實(shí)際應(yīng)用中仍有許多地方有待改進(jìn)和完善。因此對(duì)tio2光敏半導(dǎo)體通過(guò)改性形成異質(zhì)結(jié)，以提高其光電化學(xué)性能。對(duì)光催化活性具有重要意義。

gqds具有很強(qiáng)的sp²雜化碳結(jié)構(gòu)，因此其穩(wěn)定性非常好，在高強(qiáng)度紫外光條件下也不發(fā)生化學(xué)變化。而且石墨烯量子點(diǎn)是非金屬的碳材料結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好、成本低、污染小、在各方面都有很大的應(yīng)用前景。然而，gqds的研究還處于早期階段，這種材料的潛能還沒(méi)有完全探索出來(lái)，因此針對(duì)gqds獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，將gqds與tio2光敏半導(dǎo)體材料進(jìn)行復(fù)合改性。

硫化鎳是一種窄帶隙的直接半導(dǎo)體，吸光系數(shù)較高，被應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、光電導(dǎo)元件、光電設(shè)備的光敏薄膜、光敏涂料和紅外探測(cè)器等。特別地，nis因其帶隙比較窄而具有非常寬的吸收光譜，使其成為一種高效的半導(dǎo)體光催化劑材料。所以本專利中將nis作為助催化劑與tio2構(gòu)建異質(zhì)結(jié)催化劑，以提高tio2的光電化學(xué)性能及穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可見(jiàn)光催化劑納米tio2/gqds/nis光陽(yáng)極及其制備方法，該方法操作簡(jiǎn)便、易于操作，所制備的tio2納米管復(fù)合膜具有很高的光催化活性。

具體步驟為：

(1)陽(yáng)極氧化合成tio2納米管，將鈦片分別在丙酮、乙醇、蒸餾水中各超聲15分鐘。電解液為0.3wt％的氟化銨和2wt％的蒸餾水以及100ml的乙二醇，向電解液中加入5～50ml的石墨烯量子點(diǎn)，設(shè)置直流穩(wěn)壓電源輸出電壓為20～100v，陽(yáng)極氧化時(shí)間進(jìn)行0.5～5h后結(jié)束。最后將陽(yáng)極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，得到包含gqds的tio2納米管陣列膜。

(2)將步驟(1)中制備的光陽(yáng)極浸入0.03m的乙醇化的鎳鹽溶液中0.5～5min，然后用乙醇沖洗掉樣品表面過(guò)量松散的吸附離子，再將光電極浸入0.03m的硫源和甲醇水溶液中2～6min，硫源：甲醇體積比為1:1。最后將樣品試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，保存待處理。

(3)將步驟(2)中的樣品試片置于管式爐中，將管式爐中抽成真空，再充入氮?dú)?，待管式爐中充滿氮?dú)夂?，?℃/min的升溫速率升溫至300～600℃，退火2h，待其降溫后取出，得到鈦箔表面沉積tio2/gqds/nis復(fù)合膜光陽(yáng)極。

所述的鎳鹽為硝酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳、氟化鎳、苯甲酸鎳中的一種。

所述硫源為硫化鈉、硫化鉀、硫化銨中的一種。

所述化學(xué)試劑純度均為化學(xué)純以上純度。

本發(fā)明tio2/gqds/nis復(fù)合物展示出了優(yōu)異的吸光性能和很強(qiáng)的光電化學(xué)響應(yīng)，光生電流密度為是純tio2的2倍；同時(shí)有較好的穩(wěn)定性，因此，tio2/gqds/nis作為一種可見(jiàn)光響應(yīng)材料，在環(huán)境污染如降解染料、光催化處理污水，太陽(yáng)能電池等方面具有很大的應(yīng)用潛能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的浸漬不同次數(shù)的tio2和tio2/gqds/nis的xrd圖譜。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備tio2/gqds/nis的拉曼光譜圖

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備tio2/gqds/nis的透射電鏡圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的tio2和tio2/gqds/nis復(fù)合物的光生電流曲線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

(1)陽(yáng)極氧化合成tio2納米管，將鈦片分別在丙酮、乙醇、蒸餾水中各超聲15分鐘。電解液為0.3wt％的氟化銨和2wt％的蒸餾水以及100ml的乙二醇，向電解液中加入10ml的石墨烯量子點(diǎn)，設(shè)置直流穩(wěn)壓電源輸出電壓為60v，陽(yáng)極氧化時(shí)間進(jìn)行2h后結(jié)束。最后將陽(yáng)極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，保存待處理。

(2)將步驟(1)中制備的光陽(yáng)極浸入0.03m的乙醇化的硝酸鎳溶液中2min，然后用乙醇沖洗掉樣品表面過(guò)量松散的吸附離子，再將光電極浸入0.03m的硫化鈉水溶液中5min。將樣品試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，重復(fù)此步驟5次，保存待處理。

(3)將步驟(2)中的樣品試片置于管式爐中，將管式爐中抽成真空，再充入氮?dú)?，待管式爐中充滿氮?dú)夂?，?℃/min的升溫速率升溫至380℃，退火2h，待其降溫后取出，得到鈦箔表面沉積tio2/gqds/nis復(fù)合膜光陽(yáng)極。

此法獲得的tio2/gqds/nis復(fù)合膜光電流密度為是純tio2的2倍。

實(shí)施例2：

(1)陽(yáng)極氧化合成tio2納米管，將鈦片分別在丙酮、乙醇、蒸餾水中各超聲15分鐘。電解液為0.3wt％的氟化銨和2wt％的蒸餾水以及100ml的乙二醇，向電解液中加入15ml的石墨烯量子點(diǎn)，設(shè)置直流穩(wěn)壓電源輸出電壓為60v，陽(yáng)極氧化時(shí)間進(jìn)行2h后結(jié)束。最后將陽(yáng)極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，保存待處理。

(2)將步驟(1)中制備的光陽(yáng)極浸入0.03m的乙醇化的硫酸鎳溶液中2min，然后用乙醇沖洗掉樣品表面過(guò)量松散的吸附離子，再將光電極浸入0.03m的硫化鉀水溶液中5min，再樣品試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，重復(fù)此步驟3次，烘干，保存待處理。

(3)將步驟(2)中的樣品試片置于管式爐中心，將管式爐中抽成真空，再充入氮?dú)?，待管式爐中充滿氮?dú)夂?，?℃/min的升溫速率升溫至500℃，退火2h，待其降溫后取出，得到鈦箔表面沉積tio2/gqds/nis復(fù)合膜光陽(yáng)極。

此法獲得的tio2/gqds/nis復(fù)合膜光電流密度為是純tio2的1.8倍。

實(shí)施例3：

(1)陽(yáng)極氧化合成tio2納米管，將鈦片分別在丙酮、乙醇、蒸餾水中各超聲15分鐘。電解液為0.3wt％的氟化銨和2wt％的蒸餾水以及100ml的乙二醇，向電解液中加入20ml的石墨烯量子點(diǎn)，設(shè)置直流穩(wěn)壓電源輸出電壓為60v，陽(yáng)極氧化時(shí)間進(jìn)行2h后結(jié)束。最后將陽(yáng)極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，保存待處理。

(2)將步驟(2)中制備的光陽(yáng)極浸入0.03m的乙醇化的氯化鎳溶液中4min，然后用乙醇沖洗掉樣品表面過(guò)量松散的吸附離子，再將光電極浸入0.03m的硫化銨水溶液中6min，再將樣品試片用蒸餾水沖洗，冷風(fēng)吹干，重復(fù)此步驟8次，保存待處理。

(3)將步驟(2)中的樣品試片置于管式爐中心，將管式爐中抽成真空，再充入氮?dú)?，待管式爐中充滿氮?dú)夂?，?℃/min的升溫速率升溫至450℃，退火2h，待其降溫后取出，得到鈦箔表面沉積tio2/gqds/nis復(fù)合膜光陽(yáng)極。

此法獲得的tio2/gqds/nis復(fù)合膜光電流密度為是純tio2的1.6倍

以上實(shí)施例所述化學(xué)試劑純度均為化學(xué)純。