薄膜及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體光催化材料，尤其涉及超臨界醇熱技術合成以銅網為基底的Cux0/Ti(V薄膜的制備及其應用。
【背景技術】
[0002]隨著全球工業的高速發展，環境問題已日益凸顯。由于光催化技術具備能耗低、反應條件溫和、適用范圍廣和無二次污染、綠色環保等突出優點，同時其只要利用太陽能就能解決環境污染問題，因而備受青睞。
[0003]二氧化鈦(T12)由于其光催化活性高、穩定性高、安全無毒等優點而成為研宄熱點，但是由于T12本身禁帶寬度較大，只能吸收紫外光，對太陽光的利用率低，因而在實際應用中存在較大的局限性，因而為了擴展1102光催化劑的光譜響應范圍和提高其催化率，必須對T12進行改性。在對Ti02進行改性的諸多方法中，將窄帶隙半導體與T1 2進行復合成為了極具前途和合理的方法之一。
[0004]P型半導體Cu2O由于禁帶寬度窄(2.0eV)而具有良好的光催化性能，同時這種半導體材料儲量大、無毒廉價，無疑也是一種較好的材料，但是其光生載流子易復合，因而極大程度上降低了光催化的效率。
[0005]可以看出，將1102與Cu2O復合可在拓展二氧化鈦的可見光響應范圍同時可有效分離光生載流子，有效地解決上述問題，因而這一復合材料已成為目前光催化領域的研宄熱點。但是粉體光催化材料由于存在難以分離回收、無法再次利用等問題限制了其實際應用領域。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是，提供一種以銅網為基底的Cux0/Ti(V薄膜及其制備方法和應用，其通過超臨界醇熱法在銅網表面均勻生長結合牢固的Cux0/Ti(V薄膜，從而有效解決了光催化材料的難以回收和再次利用等問題。
[0007]本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案如下:
[0008]一種以銅網為基底的Cux0/Ti(V薄膜，所述Cu x0/Ti(V薄膜由微米級球Cu x0/Ti02粒子構成；且在所述Cux0/Ti(V薄膜中CuxO和1102緊密結合，均勻覆蓋在所述銅網上，所述Τ?02晶型為純相的銳鈦礦相。
[0009]優選地，所述Cux0/Ti<V；^膜中所述微米級球型Cu x0/Ti02粒子直徑為I?3um。
[0010]在本發明中同時提供了上述以銅網為基底的Cux0/Ti(V薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0011]Sll將Cu(NO3)2.5Η20和鈦酸四丁酯加入乙醇溶液中攪拌直至所述Cu(NO3)2.5Η20和所述鈦酸四丁酯完全溶解，得到制備所述Cux0/Ti(V薄膜的前驅液；
[0012]S12將所述前驅液注入內置乙醇溶液的超臨界反應釜中，同時將銅網垂直放置在所述超臨界反應Il中，在乙醇的超臨界狀態下保持60?80min，最后將所述銅網自然冷卻直至室溫，得到以銅網為基底的CuxO/Ti(V薄膜。
[0013]優選地，在所述前驅液中，Cu與Ti的摩爾比為O?0.075，鈦酸四丁酯與乙醇的體積比為1:2?1:4。
[0014]本發明中還提供了上述以銅網為基底的CuxO/Ti(V薄膜在光催化條件下殺滅鮑曼不動桿菌中的應用。
[0015]本發明中還提供了上述以銅網為基底的CuxO/Ti(V薄膜光催化條件下殺滅鮑曼不動桿菌的方法，包括以下步驟:
[0016]S21取制備了 CuxO/Ti(V薄膜的銅網固定在光電催化反應的第一池中作為陽極，同時在光電催化反應的第二池中固定鉑片作為陰極，所述第一池和所述第二池相互連接；
[0017]S22在所述第一池中加入生理鹽水和鮑曼不動桿菌，在所述第二池中加入生理鹽水；
[0018]S23用光源照射所述第一池和/或在所述第一中加入偏壓，完成所述鮑曼不動桿菌的殺滅。
[0019]優選地，在步驟S21中，所述第一池和所述第二池通過一濾孔為Ium的濾膜隔開。
[0020]優選地，在所述步驟S23中，使用氙燈作為光源照射所述第一池。
[0021]優選地，使用的所述光源波長大于420nm。
[0022]優選地，在所述第一池中加入0.1V偏壓。
[0023]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0024]1.本發明提供的以銅網為基底的CuxO/Ti(V薄膜在制備過程中使用的原料簡單易得，制備的方法操作簡單易行；同時，通過本方制備的CuxO/Ti02薄膜粒子尺寸均勻、異質結間的結合力強、與銅網基底結合牢固、載流子復合率低、光電催化活性高、穩定性好；
[0025]2.在本發明中，在超臨界條件下無需額外添加還原劑即可還原銅離子得到CuxO/T12薄膜，且粒子之間結合力強，大大提高了光催化的效率；同時，由于銅網導電性優良，在光電催化過程中可有效促進電子的傳輸，因此，在CuxO/Ti(V薄膜應用于光電催化殺滅鮑曼不動桿菌的過程中，可見光(波長大于420nm)產生的電子和空穴更容易分離，從而提高了殺滅鮑曼不動桿菌的效率。
[0026]說明書附圖
[0027]圖1為本發明中銅網的XRD圖譜和實施例1中的CuxO/Ti(V薄膜的XRD圖譜；
[0028]圖2為本發明實施例1中的Cux0/Ti02薄膜的Mott-Schottky曲線；
[0029]圖3為本發明中銅網的SEM圖譜和實施例1中的以銅網為基底的Cux0/Ti(V薄膜的SEM照片；
[0030]圖4為本發明實施例1中以銅網為基底的Cux0/Ti(V薄膜的LMM能譜；
[0031]圖5為本發明實施例1和實施例2中交流阻抗譜；
[0032]圖6為本發明實施例1中光電催化抗菌裝置示意圖；
[0033]圖7為本發明實施例1、3_6中殺滅鮑曼不動桿菌的活性圖；
[0034]圖8為本發明實施例1、3_6中殺滅鮑曼不動桿菌過程中鉀離子含量變化圖；
[0035]圖9為本發明實施例1、3_6中殺滅鮑曼不動桿菌過程中有機碳(TOC)含量變化圖；
[0036]圖10為本發明實施例2中的T12薄膜的Mott-Schottky曲線。
[0037]附圖標記:
[0038]圖1中:A1-銅網的XRD圖譜;A2_實施例1中的CuxO/Ti(V薄膜的XRD圖譜；
[0039]圖3中:(a)-銅網的SEM照片；(b)-銅網SEM照片的放大圖；(C)-實施例1中附著了 CuxO/Ti(V薄膜的銅網的SEM照片；(d)-實施例1中附著了 CuxO/Ti(V薄膜的銅網的SEM照片的第一放大圖；(e)_實施例1中附著了 CuxO/Ti(V薄膜的銅網的SEM照片的第二放大圖；
[0040]100-電催化抗菌裝置示意圖，101-第一池，102-第二池，103-以銅網為基底的CuxO/Ti(V薄膜電極，104-Pt電極，105-濾膜，106-光源
【具體實施方式】
[0041]以下通過具體實施例來詳細說明本發明的技術方案。本發明中所用的原料和試劑均市售可得。
[0042]實施例1
[0043]I)前驅液的制備:
[0044]首先，稱取質量為0.44g(克)的Cu(NO3)2.5H20加入到30mL (毫升)乙醇溶液中，攪拌30min(分鐘)得到淡藍色溶液；隨后，在得到的淡藍色溶液中加入體積為1mL的鈦酸四丁酯，繼續攪拌30min直至鈦酸四丁酯完全溶解，得到制備CuxO/Ti(V薄膜的前驅液。在本實施例中，鈦酸四丁酯與乙醇的體積比為1:3，銅和鈦的摩爾比為0.2。要說明的是，在其他實施例中，只要Cu與Ti的摩爾比在O?0.075之間，鈦酸四丁酯與乙醇的體積比在1:2?1:4之間，都在本發明的內容中；另外，我們對加入Cu (NO3) 2.5Η20和鈦酸四丁酯時攪拌的時間也不做具體限定，可以根據實際情況進行調整，如，還可以是20min，40min甚至更多，只要最后能夠完全溶解，都包括在本發明的內容中。
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