一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法.pdf

上传人:a**** 文档编号:80041 上传时间:2018-01-23 格式:PDF 页数:7 大小:1.64MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201410371564.6

申请日:

2014.07.30

公开号:

CN104190452A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):B01J 27/18申请公布日:20141210|||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 27/18申请日:20140730|||公开

IPC分类号:

B01J27/18; C02F1/30; H01G9/042; C02F101/38(2006.01)N

主分类号:

B01J27/18

申请人:

中国矿业大学

发明人:

顾修全; 张双; 强颖怀; 赵宇龙

地址:

221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院

优先权:

专利代理机构:

南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249

代理人:

杨晓玲

PDF下载: PDF下载
内容摘要

一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法,属于光催化、光电材料的制备方法。用“水热—浸泡”法制备而成的,步骤:1)用酒精、丙酮、异丙醇等试剂依次超声清洗钛片衬底;2)用水热法在衬底上形成一层二氧化钛TiO2纳米晶膜层;3)再将获得的试样交替浸泡于硝酸银AgNO3、磷酸氢二钠Na2HPO4水溶液,取出凉干,反复多次操作,得到磷酸银Ag3PO4预制膜;4)最后,将获得的磷酸银预制膜放置于300~550℃空气中退火处理30~180min,以结晶化并且增强膜层与衬底间的结合力。该磷酸银基复合膜的厚度在1~10μm范围,不仅有着良好的可见光响应特性和附着力,而且作为光催化剂易于回收,能够用于光电化学电池的光阳极。在光降解污染物、光解水以及光电转换等领域有着较大的应用潜力。

权利要求书

1.  一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法,其特征是:该膜包括三层:钛片衬底,二氧化钛层,磷酸银层;
首先,采用水热法在钛片衬底上合成二氧化钛层,再通过浸泡法在其上面继续生长磷酸银层;在钛片上制备二氧化钛的方法为水热法;继续制备磷酸银层的方法为浸泡法;具体步骤为:
二氧化钛层的生长方法为:将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30~60min,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量百分比0.4%的HF水溶液反应釜中于烘箱内160~180℃保温0.5~2h,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700~800℃加热1~3h,完成TiO2晶型从锐钛矿到金红石的转变;
磷酸银层的生长方法为:取出长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于AgNO3水溶液、Na2HPO4水溶液中浸泡,再放入烘箱干燥,反复循环多次;最后置于箱式炉中进行烧结;
所述的硝酸银AgNO3水溶液的质量百分比浓度为0.17~0.85%;所述的磷酸氢二钠水溶液的质量百分比浓度为0.14~0.8%。

说明书

一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化、光电材料的制备方法,具体的是一种磷酸银/二氧化钛复合薄膜的制备方法。
背景技术
钛膜上生长二氧化钛近些年被广泛研究,并应用于光解水,太阳能转换,锂电池阳极,光催化以及传感器等。然而过宽的带隙使其仅能利用太阳光中极少的一部分紫外光,从而限制了它的实际应用。
磷酸银作为一种新型可见光响应半导体材料,在可见光的照射下具有优异的光催化性能,能够降解有机污染物,同时可以光解水。但磷酸银不稳定,易光腐蚀。一些研究人员先后尝试将磷酸银与TiO2、ZnO、氯化银、碳管等复合以形成异质结构(W.Yao,et al.J.Mater.Chem.2012,22:4050-4055),则将不仅可显著改善其光催化性能,而且还能有效抑制磷酸银自身的光腐蚀现象。
另外,从TiO2等光催化材料的发展历程来看,膜层的制备对于磷酸银的广泛应用具有很重要的作用。形成附着力强的活性物质膜层,将不仅有利于催化剂自身的回收,还能用作光电化学电池(包括染料敏化太阳能电池)、光催化制氢、光化学燃料电池以及光电化学传感器等装置的光阳极(M.Kaneko,et al.Electrochem.Commun.2006,8:336-340),从而实现更大的应用价值。例如,就染料敏化太阳能电池来说,Ag3PO4电极由于自身就有着良好的可见光响应特性,因而相比TiO2光阳极,省去染料敏化环节。这将会降低成本,并且在选择合适的电解液的前提下,可望实现更高效率的光电能量转换。
发明内容
本发明的目的是要提供一种磷酸银/二氧化钛复合薄膜的制备方法,省去染料敏化环节,降低成本、优化转换效率。
本发明的目的是这样实现的:该膜包括三层:钛片衬底,二氧化钛层,磷酸银层;
首先,采用水热法在钛片衬底上合成二氧化钛层,再通过浸泡法在其上面继续生长磷酸银层;在钛片上制备二氧化钛的方法为水热法;继续制备磷酸银层的方法为浸泡法;具体步骤为:
二氧化钛层的生长方法为:将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30~60min,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量百分比0.4%的HF水溶液反应釜中于烘箱内160~180℃保温0.5~2h,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700~800℃加热1~3h,完成TiO2晶型从锐钛矿到金红石的转变;
磷酸银层的生长方法为:取出长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于AgNO3水溶液、Na2HPO4水溶液中浸泡,再放入烘箱干燥,反复循环多次;最后置于箱式炉中进行烧结;
所述的硝酸银AgNO3水溶液的质量百分比浓度为0.17~0.85%;所述的磷酸氢二钠水溶液的质量百分比浓度为0.14~0.8%。
有益效果:
(1).本发明操作简单,制备过程易于控制。
(2).本发明方法不需要使用特定气氛保护,成本低、效率高,容易大面积制备,可以工业化应用。
(3).本发明制备的磷酸银/二氧化钛复合膜可用于光催化、太阳能电池、光解水等多个领域。
附图说明
图1为本发明磷酸银/二氧化钛薄膜的XRD图片。
图2为不同浓度硝酸银AgNO3溶液制备得到的磷酸银/二氧化钛复合膜的SEM图片。图中,硝酸银的质量百分比浓度分别为:(a).0.17%;(b).0.34%;(c).0.85%。
图3为磷酸银/二氧化钛薄膜的可见光催化降解罗丹明效果图。
具体实施方式
该膜包括三层:钛片衬底,二氧化钛层,磷酸银层;
首先,采用水热法在钛片衬底上合成二氧化钛层,再通过浸泡法在其上面继续生长磷酸银层;在钛片上制备二氧化钛的方法为水热法;继续制备磷酸银层的方法为浸泡法;具体步骤为:
二氧化钛层的生长方法为:将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30~60min,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量百分比0.4%的HF水溶液反应釜中于烘箱内160~180℃保温0.5~2h,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700~800℃加热1~3h,完成TiO2晶型从锐钛矿到金红石的转变;
磷酸银层的生长方法为:取出长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于AgNO3水溶液、Na2HPO4水溶液中浸泡,再放入烘箱干燥,反复循环多次;最后置于箱式炉中进行烧结;
所述的硝酸银AgNO3水溶液的质量百分比浓度为0.17~0.85%;所述的磷酸氢二钠水溶液的质量百分比浓度为0.14~0.8%。
实施例1:将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30min,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量分数为0.4%的氢氟酸HF水溶液反应釜中于烘箱内180℃保温1h,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后(为了避免钛片表面生长的TiO2被去离子水冲走)用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700℃加热2h,完成TiO2晶型从锐钛矿到金红石的转变。取长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替浸泡于质量百分比浓度为0.17%的AgNO3、0.14%的Na2HPO4溶液中,放入60℃烘箱干燥,循环5次。最后置于400℃箱式炉中进行烧结1.5h。
实施例2:将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30min,用去离子水清洗并干燥,放入装有0.4%的氢氟酸HF水溶液反应釜中于烘箱内180℃保温1h,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后(为了避免钛片表面生长的TiO2被去离子水冲走)用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700℃加热2h,完成TiO2晶型从锐钛矿到金红石的转变。取长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于质量百分比浓度分别为0.34%的AgNO3、0.28%的Na2HPO4溶液中,再放入50℃烘箱干燥,循环5次。最后置于400℃箱式炉中进行烧结1.5h。
实施例3:将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30min,用去离子水清洗并干燥,放入盛有质量百分比0.4%的氢氟酸HF水溶液反应釜中于烘箱内180℃保温1h,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后(为了避免钛片表面生长的TiO2被去离子水冲走)用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700℃加热2h,完成TiO2晶型从锐钛矿到金红石的转变。取长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替浸泡于质量百分比浓度为0.85%的AgNO3、0.7%的Na2HPO4溶液中,再放入30℃烘箱干燥,循环3次。最后,置于400℃箱式炉中进行烧结1.5h。

一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法.pdf_第1页
第1页 / 共7页
一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法.pdf_第2页
第2页 / 共7页
一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法.pdf_第3页
第3页 / 共7页
点击查看更多>>
资源描述

《一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法.pdf(7页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、10申请公布号CN104190452A43申请公布日20141210CN104190452A21申请号201410371564622申请日20140730B01J27/18200601C02F1/30200601H01G9/042200601C02F101/3820060171申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院72发明人顾修全张双强颖怀赵宇龙74专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所普通合伙32249代理人杨晓玲54发明名称一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法57摘要一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法,属于光催化、光电材料的制备方法。用“水热浸泡”法制备而。

2、成的,步骤1用酒精、丙酮、异丙醇等试剂依次超声清洗钛片衬底;2用水热法在衬底上形成一层二氧化钛TIO2纳米晶膜层;3再将获得的试样交替浸泡于硝酸银AGNO3、磷酸氢二钠NA2HPO4水溶液,取出凉干,反复多次操作,得到磷酸银AG3PO4预制膜;4最后,将获得的磷酸银预制膜放置于300550空气中退火处理30180MIN,以结晶化并且增强膜层与衬底间的结合力。该磷酸银基复合膜的厚度在110M范围,不仅有着良好的可见光响应特性和附着力,而且作为光催化剂易于回收,能够用于光电化学电池的光阳极。在光降解污染物、光解水以及光电转换等领域有着较大的应用潜力。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页1。

3、9中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104190452ACN104190452A1/1页21一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法,其特征是该膜包括三层钛片衬底,二氧化钛层,磷酸银层;首先,采用水热法在钛片衬底上合成二氧化钛层,再通过浸泡法在其上面继续生长磷酸银层;在钛片上制备二氧化钛的方法为水热法;继续制备磷酸银层的方法为浸泡法;具体步骤为二氧化钛层的生长方法为将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗3060MIN,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量百分比04的HF水溶液反应釜中于烘箱内160180保温052H,随后。

4、取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700800加热13H,完成TIO2晶型从锐钛矿到金红石的转变;磷酸银层的生长方法为取出长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于AGNO3水溶液、NA2HPO4水溶液中浸泡,再放入烘箱干燥,反复循环多次;最后置于箱式炉中进行烧结;所述的硝酸银AGNO3水溶液的质量百分比浓度为017085;所述的磷酸氢二钠水溶液的质量百分比浓度为01408。权利要求书CN104190452A1/3页3一种磷酸银/二氧化钛复合膜的制备方法技术领域0001本发明涉及一种光催化、光电材料的制备方法,具体的是一种。

5、磷酸银/二氧化钛复合薄膜的制备方法。背景技术0002钛膜上生长二氧化钛近些年被广泛研究,并应用于光解水,太阳能转换,锂电池阳极,光催化以及传感器等。然而过宽的带隙使其仅能利用太阳光中极少的一部分紫外光,从而限制了它的实际应用。0003磷酸银作为一种新型可见光响应半导体材料,在可见光的照射下具有优异的光催化性能,能够降解有机污染物,同时可以光解水。但磷酸银不稳定,易光腐蚀。一些研究人员先后尝试将磷酸银与TIO2、ZNO、氯化银、碳管等复合以形成异质结构WYAO,ETALJMATERCHEM2012,2240504055,则将不仅可显著改善其光催化性能,而且还能有效抑制磷酸银自身的光腐蚀现象。00。

6、04另外,从TIO2等光催化材料的发展历程来看,膜层的制备对于磷酸银的广泛应用具有很重要的作用。形成附着力强的活性物质膜层,将不仅有利于催化剂自身的回收,还能用作光电化学电池包括染料敏化太阳能电池、光催化制氢、光化学燃料电池以及光电化学传感器等装置的光阳极MKANEKO,ETALELECTROCHEMCOMMUN2006,8336340,从而实现更大的应用价值。例如,就染料敏化太阳能电池来说,AG3PO4电极由于自身就有着良好的可见光响应特性,因而相比TIO2光阳极,省去染料敏化环节。这将会降低成本,并且在选择合适的电解液的前提下,可望实现更高效率的光电能量转换。发明内容0005本发明的目的是。

7、要提供一种磷酸银/二氧化钛复合薄膜的制备方法,省去染料敏化环节,降低成本、优化转换效率。0006本发明的目的是这样实现的该膜包括三层钛片衬底,二氧化钛层,磷酸银层;0007首先,采用水热法在钛片衬底上合成二氧化钛层,再通过浸泡法在其上面继续生长磷酸银层;在钛片上制备二氧化钛的方法为水热法;继续制备磷酸银层的方法为浸泡法;具体步骤为0008二氧化钛层的生长方法为将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗3060MIN,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量百分比04的HF水溶液反应釜中于烘箱内160180保温052H,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后用去离子水反复冲洗,再干燥;。

8、将已经干燥的钛片放入箱式炉中700800加热13H,完成TIO2晶型从锐钛矿到金红石的转变;0009磷酸银层的生长方法为取出长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于AGNO3水溶液、NA2HPO4水溶液中浸泡,再放入烘箱干燥,反复循环多次;最后置于箱式炉中进行烧结;说明书CN104190452A2/3页40010所述的硝酸银AGNO3水溶液的质量百分比浓度为017085;所述的磷酸氢二钠水溶液的质量百分比浓度为01408。0011有益效果00121本发明操作简单,制备过程易于控制。00132本发明方法不需要使用特定气氛保护,成本低、效率高,容易大面积制备,可以工业化应用。00。

9、143本发明制备的磷酸银/二氧化钛复合膜可用于光催化、太阳能电池、光解水等多个领域。附图说明0015图1为本发明磷酸银/二氧化钛薄膜的XRD图片。0016图2为不同浓度硝酸银AGNO3溶液制备得到的磷酸银/二氧化钛复合膜的SEM图片。图中,硝酸银的质量百分比浓度分别为A017;B034;C085。0017图3为磷酸银/二氧化钛薄膜的可见光催化降解罗丹明效果图。具体实施方式0018该膜包括三层钛片衬底,二氧化钛层,磷酸银层;0019首先,采用水热法在钛片衬底上合成二氧化钛层,再通过浸泡法在其上面继续生长磷酸银层;在钛片上制备二氧化钛的方法为水热法;继续制备磷酸银层的方法为浸泡法;具体步骤为002。

10、0二氧化钛层的生长方法为将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗3060MIN,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量百分比04的HF水溶液反应釜中于烘箱内160180保温052H,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700800加热13H,完成TIO2晶型从锐钛矿到金红石的转变;0021磷酸银层的生长方法为取出长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于AGNO3水溶液、NA2HPO4水溶液中浸泡,再放入烘箱干燥,反复循环多次;最后置于箱式炉中进行烧结;0022所述的硝酸银AGNO3水溶液的质量百分比浓度为。

11、017085;所述的磷酸氢二钠水溶液的质量百分比浓度为01408。0023实施例1将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30MIN,用去离子水清洗并干燥,放入装有质量分数为04的氢氟酸HF水溶液反应釜中于烘箱内180保温1H,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后为了避免钛片表面生长的TIO2被去离子水冲走用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700加热2H,完成TIO2晶型从锐钛矿到金红石的转变。取长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替浸泡于质量百分比浓度为017的AGNO3、014的NA2HPO4溶液中,放入60烘箱干燥,循环5次。最后。

12、置于400箱式炉中进行烧结15H。0024实施例2将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30MIN,用去离子水清洗并干燥,放入装有04的氢氟酸HF水溶液反应釜中于烘箱内说明书CN104190452A3/3页5180保温1H,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后为了避免钛片表面生长的TIO2被去离子水冲走用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700加热2H,完成TIO2晶型从锐钛矿到金红石的转变。取长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替置于质量百分比浓度分别为034的AGNO3、028的NA2HPO4溶液中,再放入50烘箱干燥,循环5次。最。

13、后置于400箱式炉中进行烧结15H。0025实施例3将钛片进行打磨、抛光处理,去除表面氧化层,在酒精中超声清洗30MIN,用去离子水清洗并干燥,放入盛有质量百分比04的氢氟酸HF水溶液反应釜中于烘箱内180保温1H,随后取出急冷,小心取出钛片,待其干燥后为了避免钛片表面生长的TIO2被去离子水冲走用去离子水反复冲洗,再干燥;将已经干燥的钛片放入箱式炉中700加热2H,完成TIO2晶型从锐钛矿到金红石的转变。取长好二氧化钛层的钛片,其中生长了二氧化钛的面朝上,交替浸泡于质量百分比浓度为085的AGNO3、07的NA2HPO4溶液中,再放入30烘箱干燥,循环3次。最后,置于400箱式炉中进行烧结15H。说明书CN104190452A1/2页6图1图2说明书附图CN104190452A2/2页7图3说明书附图CN104190452A。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 作业;运输 > 一般的物理或化学的方法或装置


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1