薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及薄膜技術領域，尤其涉及一種大比表面積多孔TiCV薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]自工業革命以來，化石燃料的消耗帶來CO2作為主要成分的溫室氣體的大量排放，對地球的氣候和人類的生存環境產生了巨大的影響。因此，對0)2還原的研宄成為一個熱點。目前，0)2還原主要是利用太陽光在催化劑的作用下將0)2和水轉換為有用的烴類燃料。在現有的半導體光催化材料中，因打02具有無毒、廉價、高效和穩定性的特點而被認為最具潛力的光催化材料之一，因而在國內外得到廣泛的研宄。
[0003]所謂光催化反應，是指在光照射下半導體納米光催化劑，自身不起反應但利用自身特殊的電子能帶結構，將光能轉化為化學能繼而進行光催化反應。它是光反應和催化反應的結合。T12作為一種光催化劑，可以實現CO2光催化還原為CH4等清潔能源，對于解決日益嚴重的環境問題具有重要意義；并且充分利用太陽光這種取之不盡的清潔能源，實現能源消費與生產的綠色循環獲得替代傳統能源的新能源。
[0004]常用光催化劑T12晶型為銳鈦礦，其禁帶寬度3.2 eV，僅能利用太陽光中波長小于380 nm的紫外光；同時光生電子-空穴對復合速率高而導致量子效率低(不到4%)，很難應用于處理數量大、濃度高的工業廢氣、廢水等污染物；以及粉末狀T12具有易凝結、易擴散、吸收率差、比表面積小、難回收的缺點導致T12的應用受到很大的限制。
[0005]目前，在既保持較高的光催化活性又滿足特定的理化性能要求的條件下將1102均勻地、牢固地負載于合適載體上是一個迫切需要解決的問題。公開號為CN1010085920A公開了一種二維片狀T12納米材料的制備方法，它是利用化學液相剝離法將Al原子層去除后制備層狀特性依然保留的二維Ti3C2納米片；然后將Ti 3C2置于管式爐中，抽真空后通入流動氧氣和氬氣的混合氣體，在高溫下實現二維Ti3C2納米片的原位氧化，然后降溫取出粉末，研磨后得到1102納米片。該方法雖然具備較大比表面積但是粉體結構在實際應用中難于回收。
【發明內容】
[0006]針對以上問題，本發明的提供的原位生長出的多孔TiCV薄膜可以高效利用太陽能光催化還原0)2為CH 4并且可以循環使用。
[0007]本發明中的多孔TiCV薄膜，其網格結構構成不規則孔洞，孔洞間的連接絲的平均尺寸為網格直徑。
[0008]進一步說，T12含銳欽礦相。
[0009]進一步說，所述的薄膜可形成網格狀多孔結構。
[0010]進一步說，所述的孔洞的生長方向與TiCV薄膜的厚度方向一致。
[0011]進一步說，120°C處理得到的薄膜的比表面積為200 m2/g。
[0012]制備上述多孔TiCV薄膜的方法，包括以下步驟: (1)、將工業鈦片用金相砂紙打磨至光滑無痕，然后用丙酮、異丙醇和去離子水的混合溶液超聲清洗60 min，除去表面的油污，再用去離子水超聲清洗30 min后吹干待用。
[0013](2)、將以上所述鈦片，在氫氟酸、硝酸和去離子水混合溶液中化學拋光處理30s，再用去離子水超聲清洗30 min后吹干待用。
[0014](3)、將經過步驟(I)和(2)處理的鈦片至于30wt%的雙氧水溶液中，在100?160°C下烘箱加熱處理15?180 min，得到多孔T12薄膜。
[0015]進一步說，步驟(I)中，采用600#和2000 #的金相砂紙。
[0016]進一步說，步驟(I)中，丙酮、異丙醇和去離子水的混合溶液體積比為1:1:1。
[0017]進一步說，步驟(2)中，氫氟酸、硝酸和去離子水體積比為1:4:5。
[0018]進一步說，步驟(3)中，鈦片要面向上平置于反應容器中。
[0019]本發明的有益效果:
一、在雙氧水溶液中，采用工業鈦片作為原料，通過簡單的熱處理方法制備出多孔T12薄膜，原料成本低，操作工藝簡單。
[0020]二、在空氣氣氛下常壓下制備，降低成本的同時風險較低，容易操作，可應用性強，適合工業化大規模生產。
[0021]三、多孔TiCV薄膜具有的大比表面積為光催化反應提供更多的活性位點。
[0022]四、多孔Ti02薄膜顯示出良好的穩定性，薄膜陳放15天后仍顯示出高效的光催化性能，而且可以回收重復利用，大大降低成本。
[0023]五、本發明的光催化反應裝置中的氣體管道接有閥門和流量計，從而有效地控制進氣的速度。
[0024]六、反應產物檢測裝置簡單，靈敏度高。
【附圖說明】
[0025]圖1-1為鈦片在雙氧水溶劑中120°C熱處理15min后掃描電鏡圖；
圖1-2為鈦片在雙氧水溶劑中120°C熱處理45min后掃描電鏡圖；
圖1-3為鈦片在雙氧水溶劑中120°C熱處理90min后掃描電鏡圖；
圖1-4為鈦片在雙氧水溶劑中120°C熱處理180min后掃描電鏡圖；
圖1-5為鈦片在雙氧水溶劑中100°C熱處理90min后掃描電鏡圖；
圖1-6為鈦片在雙氧水溶劑中140°C熱處理90min后掃描電鏡圖；
圖2是本發明制備的多孔TiCV薄膜的XRD圖譜；
圖3是本發明制備的多孔TiCV薄膜的SEM圖譜；
圖4是本發明光催化裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體實施例來詳細說明本發明的技術方案，但本發明不局限于實施例，本領域技術人員可以根據實際情況進行調整。
[0027]一種多孔TiCV薄膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將工業鈦片用金相砂紙打磨至光滑無痕，然后用丙酮、異丙醇和去離子水的混合溶液超聲清洗60 min，除去表面的油污，再用去離子水超聲清洗30 min后吹干待用。
[0028](2)、將以上所述鈦片，在氫氟酸、硝酸和去離子水混合溶液中化學拋光處理30s，再用去離子水超聲清洗30 min后吹干待用。
[0029](3)、將經過步驟(I)和(2)處理的鈦片至于30wt%的雙氧水溶液中，在100~160°C下烘箱加熱處理15~180 min，得到多孔Ti02薄膜。
[0030]其中圖1-1為鈦片在雙氧水溶劑中120°C熱處理15min后掃描電鏡圖。
[0031]圖1-2為鈦片在雙氧水溶劑中120°C熱處理45min后掃描電鏡圖。
[0032]圖1-3為鈦片在雙氧水溶劑中120°C熱處理90min后掃描電鏡圖。
[0033]圖1-4