一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法及其應用的製作方法

2023-05-16 16:16:16 1

專利名稱：一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於製備多晶二氧化鈦納米管的技術領域，具體涉及一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法及其應用。
背景技術：
能源是人類社會得以生存和發展的重要物質之一。全球經濟的高速發展以及人口的不斷增長將會消耗大量的能源。氫氣是一種理想的、高效清潔的能源載體。從能源和環境兩方面考慮，利用太陽能從水中製取氫氣是未來最具吸引力的制氫途徑之一。從實際應用的角度考慮，多晶TiO2納米顆粒電極由於其低廉的成本、高的比表面積以及易放大的電極面積而成為最具吸引力的太陽能光電催化制氫材料之一 [Nature 1972;238:37-8]。但是，在傳統的TiO2納米顆粒電極中，顆粒之間存在的大量邊緣勢壘增加了光生電子與空穴的複合機率，影響了電極的電荷收集效率。電化學陽極氧化法製備的二氧化鈦納米管陣列在保持多晶TiO2電極高比表面積的同時，提供了單向的電學通道，從而減少了 TiO2顆粒之間的邊緣勢壘，提高了電極的電荷收集效率，表現出高的光電催化分解水制氫效率。Grimes 等通過製備有序的TiO2納米管陣列結構顯著提高了電極光電催化分解水產生氫氣的速度 [Nano Lett. 2005，5，191-195.]。在紫外光照射下，氫氣在納米管陣列電極表面的溶出速度為80mL/h W cm2。然而，為了使TiO2納米管陣列具有高的光電催化活性，必須對其進行晶化處理。無定型的二氧化鈦納米管轉化為銳鈦礦型所需溫度為450-500°C，能耗高，需在馬弗爐中完成。如何降低二氧化鈦納米管的結晶溫度是急需解決的問題。

發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法及其應用，該二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法操作簡單、晶型轉換溫度低， 進一步開發二氧化鈦納米材料在太陽能方面的應用。本發明提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法，具體包括以下幾個步驟步驟一樣品製備過程(I)將鈦片依次放入丙酮、異丙醇和去離子水中超聲清洗，吹乾；(2)室溫下將清洗吹乾後的鈦片放入質量分數為O. 2 O. 5%的氫氟酸溶液中，進行陽極氧化，陽極氧化時，用夾子夾住鈦片的上端，下端浸入氫氟酸溶液中，同時攪拌，其中氧化電壓為12 30V，氧化時間為20 40min，進行陽極氧化時與鉬片相對的表面為正面， 背對鉬片相對的表面為反面，氧化結束後鈦片下端的兩側表面均形成無定形的二氧化鈦納米管陣列；(3)將鈦片置於去離子水中清洗並吹乾，得到陽極氧化後的鈦片；步驟二 低溫結晶過程(I)將陽極氧化後的鈦片置於100 120°C的烘箱中烘乾I 3h後取出，冷卻至室溫;(2)將陽極氧化過的鈦片下端向上，未進行鈦片氧化的上端向下，置於封閉反應容器中，並注入O. I Iml去離子水，放入烘箱中，於110 180°C反應I 12h進行氣固界面低溫結晶，得到低溫結晶的二氧化鈦納米管陣列。本發明還提出一種二氧化鈦納米管陣列的應用，應用二氧化鈦納米管陣列進行光解水制氫，包括以下幾個步驟步驟一電極準備過程將利用封閉反應容器進行氣固界面低溫結晶製備得到的二氧化鈦納米管陣列採用環氧樹脂包裹樣品以固定樣品面積，包裹後晾乾；步驟二 光解水制氫過程採用電化學工作站原理測定電流-電壓線性掃描曲線過程，完成光解水制氫過程，利用石英電池測定光電性能，電解質為濃度為O. I IM的KOH溶液，以鉬絲為輔助電極，以Ag/AgCl為參比電極，用環氧樹脂包裹的二氧化鈦納米管陣列作為工作電極，將三電極體系與電化學工作站相連，初始電壓為開路電壓，通過電化學工作站直接讀出，終止電壓為O. 6 O. 8V，使用光強為8 12mW/cm2的光源垂直照射具有二氧化鈦納米管陣列鈦片的正表面，開始照射紫外燈後，產生氫氣，並使用電化學工作站測定電流-電壓線性掃描曲線，完成光解水制氫過程，並實現光能轉化為電能。本發明的優點在於(I)本發明提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法及其應用，在結晶二氧化鈦納米管陣列時溫度較傳統的煅燒法低得多，僅需110-180°C。(2)本發明提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法及其應用，在相同溫度下，採用氣固界面結晶法製備的電極產生的光電流密度明顯高於利用結晶皿結晶後製備的電極產生的光電流密度。


圖I-A :在封閉反應容器中110°C結晶Ia製備得到的二氧化鈦納米管陣列的掃描照片；圖I-B :在封閉反應容器中160°C結晶12h製備得到的二氧化鈦納米管陣列的掃描照片；圖2 :在不同結晶溫度條件下製備得到的二氧化鈦納米管陣列的XRD曲線；圖3 :無光照條件下在封閉反應容器中結晶、有光照條件下在封閉反應容器中結晶和有光照條件下在結晶皿中結晶的二氧化鈦納米管陣列所持續產生的電流-電壓線性掃描曲線；圖4 :在結晶皿中結晶的二氧化鈦納米管陣列和封閉反應容器中結晶的二氧化鈦納米管陣列的電流-時間曲線；圖5:三電極體系示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
本發明提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法，具體包括以下幾個步驟步驟一樣品製備過程(I)將純度為99. 7%以上，厚度為O. 20 O. 25cm的鈦片，剪切成方形鈦片樣品， 方形鈦片的寬度為I. 00 2. 00cm，長度為3. 00 4. 00cm，然後將剪切好的鈦片樣品依次放入丙酮、異丙醇和去離子水中分別超聲清洗15 20min，吹乾，去除鈦片表面的雜質和有機物；(2)室溫下(20 25°C )，將清洗吹乾後的鈦片放入質量分數為O. 2 O. 5%的氫氟酸溶液中，進行陽極氧化，陽極氧化時，用夾子夾住鈦片的上端，下端浸入氫氟酸溶液中， 同時攪拌，其中氧化電壓為12 30V，氧化時間為20 40min，進行陽極氧化時與鉬片相對的表面記為正面，背對鉬片相對的表面為反面，氧化結束後浸入溶液的鈦片下端的正反面均形成無定形的二氧化鈦納米管陣列；(3)將步驟(2)處理過的鈦片取出，置於去離子水中清洗並吹乾，得到陽極氧化後的鈦片；步驟二 低溫結晶過程(I)將陽極氧化後的鈦片置於100 120°C的烘箱中烘乾I 3h後取出，冷卻至室溫。(2)將陽極氧化過的鈦片下端向上，未進行氧化的鈦片上端向下，置於封閉反應容器中，並注入O. 10 I. OOml去離子水，放入烘箱中，於110 180°C反應I 12h進行氣固界面低溫結晶，在注入去離子水時避免去離子水濺射觸及樣品，得到低溫結晶的二氧化鈦納米管陣列。同時進行對比實驗，將步驟⑴處理後的鈦片放在結晶皿中，置於110 180°C的烘箱中反應I 12h進行結晶，完成對比實驗。置於封閉反應容器和結晶皿中低溫結晶後的鈦片均由無定型的二氧化鈦納米管陣列轉變成銳鈦礦型，但置於封閉反應容器中結晶的鈦片結晶度高於結晶皿中結晶的鈦片。如圖I所示，氣固界面低溫結晶12h下製備得到的二氧化鈦納米管陣列的掃描照片如圖I所示，其中圖I-A為在封閉反應容器中110°C下結晶12h製備得到的二氧化鈦納米管陣列的掃描照片；圖I-B為在封閉反應容器中160°C下結晶12h製備得到的二氧化鈦納米管陣列的掃描照片，從圖I-A和圖I-B可以看出110°C結晶12h的二氧化鈦納米管保持較好的管狀形貌，160°C溫度下雖部分管口有塌陷但整體的管狀結構並未遭到破壞。如圖2所示的不同結晶溫度條件下製備得到的二氧化鈦納米管陣列的XRD曲線， 其中a曲線為未結晶時TiO2的XRD原始曲線；b曲線為在封閉反應容器中，110°C結晶溫度下結晶後得到的二氧化鈦納米管陣列的XRD曲線；c曲線為在封閉反應容器中，130°C結晶溫度下結晶後得到的二氧化鈦納米管陣列的XRD曲線；d曲線為在封閉反應容器中，160°C 結晶溫度下結晶後得到的二氧化鈦納米管陣列的XRD曲線；e曲線為在封閉反應容器中， 180°C結晶溫度下結晶後得到的二氧化鈦納米管陣列的XRD曲線。曲線b、c、d、e與曲線a 相比，在2Θ =25°左右時出現銳鈦礦相(101)衍射峰，說明在封閉反應容器中，在結晶溫度為110°C、130 °C、160°C和180°C結晶得到的二氧化鈦納米管陣列下皆為銳鈦礦型結晶。
本發明還提出一種二氧化鈦納米管陣列的應用，具體為應用二氧化鈦納米管陣列進行光解水制氫方法，具體包括以下幾個步驟步驟一電極準備過程將利用封閉反應容器進行氣固界面低溫結晶製備得到的二氧化鈦納米管陣列採用環氧樹脂包裹樣品的中部，包裹後的二氧化鈦納米管陣列縱向分為三個部分，分別為未被陽極氧化的上部、環氧樹脂包裹的中部和陽極氧化的下部，其中未被陽極氧化的上部高度優選為O. 30 O. 50cm,陽極氧化的下部高度優選為I I. 5cm,面積優選為I X Icm2,用於製備工作電極。包裹好後晾乾，用銅棒連接未被陽極氧化的鈦片上部，完成工作電極的製備;步驟二 光解水制氫過程採用電化學工作站原理測定電流-電壓線性掃描曲線過程，完成光解水制氫過程，利用石英電池測定光電性能，電解質為Κ0Η(濃度為O. I 1M)溶液，以鉬絲為輔助電極，以Ag/AgCl為參比電極，以步驟一中製備的電極為工作電極，將三電極體系與電化學工作站相連，如圖3所示，初始電壓為開路電壓，可通過電化學工作站直接讀出，終止電壓設為O. 6 O. 8V,使用光強為8 12mW/cm2的紫外燈為光源，垂直照射具有二氧化鈦納米管陣列鈦片的正面，開始照射紫外燈後，產生氫氣，並使用電化學工作站測定電流-電壓線性掃描曲線，根據法拉第定律可計算其光電催化制氫效率，以此完成光解水制氫過程，並實現光能轉化為電能。應用180°C連續結晶12h製備得到的二氧化鈦納米管陣列和未結晶時TiO2進行光解水制氫反應，從圖4中可以看出，曲線a為在封閉反應容器中結晶的二氧化鈦納米管陣列在持續無光照條件下產生的電流密度，曲線b為在結晶皿中結晶的二氧化鈦納米管陣列在連續光照條件下產生的電流密度，曲線c為在封閉反應容器中結晶的二氧化鈦納米管陣列在連續光照條件下產生的電流密度，從曲線a、曲線b和曲線c可以看出，在連續光照條件下，通過封閉反應容器製備的二氧化鈦納米管陣列所產生的電流密度明顯高於無光條件下的電流密度，說明低溫結晶的二氧化鈦納米管陣列在有光照條件下可以產生明顯的電流， 二氧化鈦納米管陣列可以將光能轉化為電能，完成光解水制氫，且有光條件下，通過封閉反應容器製備的二氧化鈦納米管陣列所產生的電流密度明顯高於通過的結晶皿中結晶二氧化鈦納米管陣列所產生的電流密度。同時，在步驟二中還可以利用電化學工作站測定電流-時間曲線(I-t)，電壓設為
O.2 O. 4V，每隔IOs給光(光照方向垂直鈦片正面)或擋光(無光照)一次，每次加光或擋光10s，連續變化，IOs給光、IOs擋光、IOs給光、IOs擋光……，得到電流-時間曲線(I_t) 如圖5所示，其中曲線a為結晶皿中結晶的二氧化鈦納米管陣列的電流-時間曲線；曲線b 為封閉容器中結晶的二氧化鈦納米管陣列的電流-時間曲線，其中O IO s、20 30 s、40
50s......為給光區間；10 20s、30 40s、50 60s......為擋光區間，從曲線a、b均可
看出，在無光照時電流基本為0，在有光照時瞬間產生較高電流值，本發明在有光照時能夠完成光解水制氫過程，實現光能向電能的轉化。並且從曲線a和曲線b的對比可以看出，在封閉反應容器中結晶的二氧化鈦納米管陣列產生的光電流密度值明顯高於在結晶皿中結晶的二氧化鈦納米管陣列產生的光電流密度值。本發明中利用封閉反應容器、採用氣固界面結晶法進行低溫結晶製備二氧化鈦納米管陣列，並結合快捷簡便的電化學陽極氧化技術和電化學設備對二氧化鈦納米管陣列進行光解水制氫的應用，使二氧化鈦在太陽能電池、光解水制氫方面得到廣泛應用。實施例I 本實施例提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法，具體包括以下幾個步驟步驟一樣品製備過程(I)將純度為99. 7%厚度為O. 20cm的鈦片剪切成方形鈦片樣品，寬度為I. OOcm, 長度為3. 00cm，然後將剪切好的鈦片樣品依次放入丙酮、異丙醇和去離子水中分別超聲清洗15min，吹乾，去除鈦片表面的雜質和有機物；(2)室溫下(20°C)，將清洗吹乾後的鈦片放入質量分數為O. 2%的氫氟酸溶液中， 進行陽極氧化，陽極氧化時，用夾子夾住鈦片的上端，下端浸入氫氟酸溶液中，同時攪拌，其中氧化電壓為12V，氧化時間為20min，進行陽極氧化時與鉬片相對的表面記為正面，背對鉬片相對的表面為反面，氧化結束後浸入溶液的鈦片下端的正反面均形成無定形的二氧化鈦納米管陣列；(3)將步驟(2)處理過的鈦片取出，置於去離子水中清洗並吹乾，得到陽極氧化後的鈦片；步驟二 低溫結晶過程(I)將陽極氧化後的鈦片置於100°C的烘箱中烘乾Ih後取出，冷卻至室溫。(2)將陽極氧化過的鈦片下端向上，未進行氧化的鈦片上端向下，置於封閉反應容器中，並注入O. IOml去離子水，放入烘箱中，於110°C反應Ih進行氣固界面低溫結晶，在注入去離子水時避免去離子水濺射觸及樣品，得到低溫結晶的二氧化鈦納米管陣列。本實施例還提出一種二氧化鈦納米管陣列的應用，具體包括以下幾個步驟步驟一電極準備過程將利用封閉反應容器進行氣固界面低溫結晶製備得到的二氧化鈦納米管陣列採用環氧樹脂包裹樣品的中部，包裹後的二氧化鈦納米管陣列縱向分為三個部分，分別為未被陽極氧化的上部、環氧樹脂包裹的中部和陽極氧化的下部，其中未被陽極氧化的上部高度為O. 30cm,陽極氧化的下部高度優選為1cm，面積為IX 1cm2，用於製備工作電極。包裹好後晾乾，用銅棒連接未被陽極氧化的鈦片上部，完成工作電極的製備；步驟二 光解水制氫過程採用電化學工作站原理測定電流-電壓線性掃描曲線過程，完成光解水制氫過程，利用石英電池測定光電性能，電解質為KOH (濃度為O. 1M)溶液，以鉬絲為輔助電極，以 Ag/AgCl為參比電極，以步驟一中製備的電極為工作電極，將三電極體系與電化學工作站相連，初始電壓為開路電壓，通過電化學工作站直接讀出，終止電壓設為O. 6V，使用光強為 8mff/cm2的紫外燈為光源，垂直照射具有二氧化鈦納米管陣列鈦片的正面，開始照射紫外燈後，產生氫氣，並使用電化學工作站測定電流-電壓線性掃描曲線，根據法拉第定律可計算其光電催化制氫效率，以此完成光解水制氫過程，並實現光能轉化為電能。實施例2 本實施例提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法，具體包括以下幾個步驟
步驟一樣品製備過程(I)將純度為99. 7%，厚度為O. 25cm的鈦片，剪切成方形鈦片樣品，方形鈦片的寬度為2. 00cm，長度為4. 00cm，然後將剪切好的鈦片樣品依次放入丙酮、異丙醇和去離子水中分別超聲清洗20min，吹乾，去除鈦片表面的雜質和有機物；(2)室溫下(25°C )，將清洗吹乾後的鈦片放入質量分數為O. 5%的氫氟酸溶液中， 進行陽極氧化，陽極氧化時，用夾子夾住鈦片的上端，下端浸入氫氟酸溶液中，同時攪拌，其中氧化電壓為30V，氧化時間為40min，進行陽極氧化時與鉬片相對的表面記為正面，背對鉬片相對的表面為反面，氧化結束後浸入溶液的鈦片下端的正反面均形成無定形的二氧化鈦納米管陣列；(3)將步驟(2)處理過的鈦片取出，置於去離子水中清洗並吹乾，得到陽極氧化後的鈦片；步驟二 低溫結晶過程(I)將陽極氧化後的鈦片置於120°C的烘箱中烘乾3h後取出，冷卻至室溫。(2)將陽極氧化過的鈦片下端向上，未進行氧化的鈦片上端向下，置於封閉反應容器中，並注入I. OOml去離子水，放入烘箱中，於180°C反應12h進行氣固界面低溫結晶，在注入去離子水時避免去離子水濺射觸及樣品，得到低溫結晶的二氧化鈦納米管陣列。本實施例還提出一種二氧化鈦納米管陣列的應用，具體包括以下幾個步驟步驟一電極準備過程將利用封閉反應容器進行氣固界面低溫結晶製備得到的二氧化鈦納米管陣列採用環氧樹脂包裹樣品的中部，包裹後的二氧化鈦納米管陣列縱向分為三個部分，分別為未被陽極氧化的上部、環氧樹脂包裹的中部和陽極氧化的下部，其中未被陽極氧化的上部高度優選為O. 50cm,陽極氧化的下部高度優選為I. 5cm，用於製備工作電極。包裹好後晾乾， 用銅棒連接未被陽極氧化的鈦片上部，完成工作電極的製備；步驟二 光解水制氫過程採用電化學工作站原理測定電流-電壓線性掃描曲線過程，完成光解水制氫過程，利用石英電池測定光電性能，電解質為Κ0Η(濃度為1M)溶液，以鉬絲為輔助電極，以 Ag/AgCl為參比電極，以步驟一中製備的電極為工作電極，將三電極體系與電化學工作站相連，初始電壓為開路電壓，可通過電化學工作站直接讀出，終止電壓設為O. 8V，使用光強為 12mW/cm2的紫外燈為光源，垂直照射具有二氧化鈦納米管陣列鈦片的正面，開始照射紫外燈後，產生氫氣，並使用電化學工作站測定電流-電壓線性掃描曲線，根據法拉第定律可計算其光電催化制氫效率，以此完成光解水制氫過程，並實現光能轉化為電能。實施例3 本實施例提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法，具體包括以下幾個步驟步驟一樣品製備過程(I)將純度為99. 7%，厚度為O. 22cm的鈦片，剪切成方形鈦片樣品，方形鈦片的寬度為I. 50cm，長度為3. 50cm，然後將剪切好的鈦片樣品依次放入丙酮、異丙醇和去離子水中分別超聲清洗18min，吹乾，去除鈦片表面的雜質和有機物；(2)室溫下(22°C )，將清洗吹乾後的鈦片放入質量分數為O. 4%的氫氟酸溶液中，進行陽極氧化，陽極氧化時，用夾子夾住鈦片的上端，下端浸入氫氟酸溶液中，同時攪拌，其中氧化電壓為20V，氧化時間為30min，進行陽極氧化時與鉬片相對的表面記為正面，背對鉬片相對的表面為反面，氧化結束後浸入溶液的鈦片下端的正反面均形成無定形的二氧化鈦納米管陣列；(3)將步驟(2)處理過的鈦片取出，置於去離子水中清洗並吹乾，得到陽極氧化後的鈦片；步驟二 低溫結晶過程(I)將陽極氧化後的鈦片置於110°C的烘箱中烘乾2h後取出，冷卻至室溫。(2)將陽極氧化過的鈦片下端向上，未進行氧化的鈦片上端向下，置於封閉反應容器中，並注入O. 50ml去離子水，放入烘箱中，於150°C反應6h進行氣固界面低溫結晶，在注入去離子水時避免去離子水濺射觸及樣品，得到低溫結晶的二氧化鈦納米管陣列。本實施例還提出一種二氧化鈦納米管陣列的應用，包括以下幾個步驟步驟一電極準備過程將利用封閉反應容器進行氣固界面低溫結晶製備得到的二氧化鈦納米管陣列採用環氧樹脂包裹樣品的中部，包裹後的二氧化鈦納米管陣列縱向分為三個部分，分別為未被陽極氧化的上部、環氧樹脂包裹的中部和陽極氧化的下部，其中未被陽極氧化的上部高度為O. 40cm，陽極氧化的下部高度優選為I. 2cm，用於製備工作電極。包裹好後晾乾，用銅棒連接未被陽極氧化的鈦片上部，完成工作電極的製備；步驟二 光解水制氫過程採用電化學工作站原理測定電流-電壓線性掃描曲線過程，完成光解水制氫過程，利用石英電池測定光電性能，電解質為KOH (濃度為O. 5M)溶液，以鉬絲為輔助電極，以 Ag/AgCl為參比電極，以步驟一中製備的電極為工作電極，將三電極體系與電化學工作站相連，初始電壓為開路電壓，可通過電化學工作站直接讀出，終止電壓設為O. 7V，使用光強為 lOmW/cm2的紫外燈為光源，垂直照射具有二氧化鈦納米管陣列鈦片的正面，開始照射紫外燈後，產生氫氣，並使用電化學工作站測定電流-電壓線性掃描曲線，根據法拉第定律可計算其光電催化制氫效率，以此完成光解水制氫過程，並實現光能轉化為電能。實施例4 本實施例中二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法與實施例3的區別僅在於製備的步驟一中於160°C反應8h進行氣固界面低溫結晶，其他的製備過程與實施例3完全相同。實施例5 本實施例中二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法與實施例3的區別僅在於製備的步驟一中於120°C反應IOh進行氣固界面低溫結晶，其他的製備過程與實施例3完全相同。實施例6 本實施例中二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法與實施例3的區別僅在於製備的步驟一中於140°C反應3h進行氣固界面低溫結晶，其他的製備過程與實施例3完全相同。
權利要求
1.一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法，其特徵在於具體包括以下幾個步驟步驟一樣品製備過程(1)將鈦片依次放入丙酮、異丙醇和去離子水中超聲清洗，吹乾；(2)室溫下將清洗吹乾後的鈦片放入質量分數為O.2 O. 5%的氫氟酸溶液中，進行陽極氧化，陽極氧化時，用夾子夾住鈦片的上端，下端浸入氫氟酸溶液中，同時攪拌，其中氧化電壓為12 30V，氧化時間為20 40min，進行陽極氧化時與鉬片相對的表面為正面，背對鉬片相對的表面為反面，氧化結束後鈦片下端的兩側表面均形成無定形的二氧化鈦納米管陣列；(3)將鈦片置於去離子水中清洗並吹乾，得到陽極氧化後的鈦片；步驟二 低溫結晶過程(1)將陽極氧化後的鈦片置於100 120°C的烘箱中烘乾I 3h後取出，冷卻至室溫；(2)將陽極氧化過的鈦片下端向上，未進行鈦片氧化的上端向下，置於封閉反應容器中，並注入O. I Iml去離子水，放入烘箱中，於110 180°C反應I 12h進行氣固界面低溫結晶，得到低溫結晶的二氧化鈦納米管陣列。
2.—種二氧化鈦納米管陣列的應用，其特徵在於應用二氧化鈦納米管陣列進行光解水制氫，包括以下幾個步驟步驟一電極準備過程將利用封閉反應容器進行氣固界面低溫結晶製備得到的二氧化鈦納米管陣列採用環氧樹脂包裹樣品以固定樣品面積，包裹後晾乾；步驟二 光解水制氫過程採用電化學工作站原理測定電流-電壓線性掃描曲線過程，完成光解水制氫過程，利用石英電池測定光電性能，電解質為濃度為O. I IM的KOH溶液，以鉬絲為輔助電極，以 Ag/AgCl為參比電極，用環氧樹脂包裹的二氧化鈦納米管陣列作為工作電極，將三電極體系與電化學工作站相連，初始電壓為開路電壓，通過電化學工作站直接讀出，終止電壓為O.6 O. 8V，使用光強為8 12mW/cm2的光源垂直照射具有二氧化鈦納米管陣列鈦片的正表面，開始照射紫外燈後，產生氫氣，並使用電化學工作站測定電流-電壓線性掃描曲線， 完成光解水制氫過程，並實現光能轉化為電能。
3.根據權利要求2所述的一種二氧化鈦納米管陣列的應用，其特徵在於步驟一中環氧樹脂包裹後的鈦片縱向分為三個部分，分別為未被陽極氧化的上部、環氧樹脂包裹的中部和陽極氧化的下部，未被陽極氧化的上部高度為O. 2 O. 3cm,;陽極氧化的下部高度為I I. 5cm,面積為 I X Icm20
全文摘要
本發明提出一種二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法及其應用，屬於製備多晶二氧化鈦納米管的技術領域，該二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法包括步驟一樣品製備過程，步驟二低溫結晶過程。本發明提出的二氧化鈦納米管陣列的應用為應用二氧化鈦納米管陣列進行光解水制氫應用。本發明利用封閉反應容器、採用氣固界面結晶法進行低溫結晶製備二氧化鈦納米管陣列，該二氧化鈦納米管陣列的低溫結晶製備方法在製備二氧化鈦納米管陣列時晶型轉化溫度較傳統的煅燒法低得多，僅需110-180℃。本發明結合電化學陽極氧化技術和電化學設備對二氧化鈦納米管陣列進行光解水制氫的應用，使二氧化鈦在太陽能電池、光解水制氫方面得到廣泛應用。
文檔編號C30B29/16GK102586872SQ20121006239
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者劉兆閱, 劉靜 申請人:北京航空航天大學