專利名稱：采用化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)，具體為采用電泳與化學(xué)鍍鎳銅磷合金復(fù)合處理方法，解決改性納米二氧化鈦在溶液中光催化時(shí)的固載問(wèn)題。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體光催化材料中，二氧化鈦Ti02具有良好的生物和化學(xué)惰性、較強(qiáng)的氧化性能、成本低廉等特點(diǎn)。二氧化鈦Ti02是寬禁帶n型半導(dǎo)體材料，若受到能量大于其禁帶寬度光的照射，價(jià)帶上的電子(e—)就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶，在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴(h+)，帶負(fù)電的電于和帶正電的空穴與吸附在半導(dǎo)體表面的水仏0及氧02發(fā)生反應(yīng)，生成活性基團(tuán)如*02—和，OH，它們有強(qiáng)大的氧化分解能力，從而能夠分解、清除附著在二氧化鈦Ti02表面的各種有機(jī)物，這就是二氧化鈦Ti02的光催化作用及在其他一些方面應(yīng)用的基礎(chǔ)。由于納米二氧化鈦Ti02其粒徑小，比表面積大，空穴和電子從晶體內(nèi)部遷移到表面的時(shí)間大大縮短，從而降低光生電子和空穴的復(fù)合幾率，因此納米二氧化鈦Ti02比普通的納米二氧化鈦Ti02有更高的催化活性。
由于納米粉體容易團(tuán)聚，在溶液中不容易回收，納米粉體的固載是解決其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。在現(xiàn)有的技術(shù)中，有以各種吸附劑如硅膠、活性炭等，這種方法在溶液中直接使用以懸浮體系進(jìn)行，仍然存在反應(yīng)后濾除光催化劑的不便；高聚物載體本身可以被納米二氧化鈦Ti02光降解，只能短期使用；各種玻璃載體雖然透光性能好，但存在附著性能差的問(wèn)題；陶瓷載體透光性能差，且孔徑與催化劑顆粒大小不易匹配；不銹鋼做載體時(shí)Fe"、 Cr3+離子容易進(jìn)入納米二氧化鈦Ti02層，破壞其晶格，降低催化活性，且納米二氧化鈦Ti02層與金屬載體間結(jié)合性能較差。在化學(xué)鍍鎳銅磷合金鍍液中加入納米二氧化鈦Ti02顆粒，使鎳銅磷合金與納米二氧化鈦Ti02顆粒共沉積到金屬或非金屬基體上，是解決納米二氧化鈦Ti02固載的重要途徑，但該方法獲得的共沉積層中納米二氧化鈦Ti02含量較低，影響了使用效果。
本發(fā)明利用電泳工藝首先在金屬基體上沉積一層納米二氧化鈦Ti02，然后讓化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液在納米二氧化鈦Ti02顆粒縫隙之間起反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米二氧化鈦Ti02顆粒的固載，并提高共沉積層中納米二氧化鈦Ti02含量。
發(fā)明內(nèi)容
為了使復(fù)合鍍層中改性納米二氧化鈦Ti02的體積含量達(dá)70%以上，使復(fù)合鍍層與金屬基體間結(jié)合良好，可應(yīng)用于溶液中進(jìn)行的光催化反應(yīng)，本發(fā)明提供一種采用化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下-
采用化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法包括以下操作步驟
A、 取銅片或鎳片，在丙酮中超聲清洗5分鐘，取出在室溫下在空氣中干燥；
B、 取平均粒徑為15-25nm的摻雜納米二氧化鈦3-8克，加入500毫升丙酮中，超聲波攪拌30分鐘，制得溶液l;
C、 將石墨電極和銅片浸沒(méi)在裝有溶液1的玻璃器皿中，用石墨做陽(yáng)極，并使銅片或鎳片與石墨平行，在電極間電壓為50-65V/cm，電流0. 5-lmA條件下電泳1分鐘，在銅片或鎳片上獲得摻雜納米二氧化鈦涂層；
D、 配制化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液取硫酸鎳15 25克/升、硫酸銅5 10克/升、次亞磷酸鈉10 40克/升、檸檬酸三鈉30 50克/升、乙酸鈉10 30克/升，調(diào)節(jié)PH值至3-5.5;
E、 將化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液溶液加熱至25-5(TC，將涂覆摻雜納米二氧化鈦涂層的銅片或鎳片放入鎳銅磷合金溶液，3-4小時(shí)，即在銅片或鎳片上得到鎳磷合金固載的摻雜納米二氧化鈦復(fù)合鍍層；
所述摻雜納米二氧化鈦為鋅摻雜納米二氧化鈦或鈷摻雜納米二氧化鈦或鈰摻雜納米二氧化鈦。
本發(fā)明的原理之一是，在膠體溶液中，改性納米二氧化鈦Ti02顆粒帶有正電荷；在電場(chǎng)作用下，改性納米二氧化鈦Ti02顆粒向陰極移動(dòng)，并在陰極釋放電荷，從而在陰極試樣上沉積。
本發(fā)明的原理之二是，在具有自催化的表面上，次亞磷酸鈉可以將鎳離子還原成金屬鎳，在此過(guò)程中次亞磷酸鈉會(huì)分解出磷，同時(shí)銅離子也會(huì)還原成金屬銅，形成鎳的固溶體。當(dāng)沉積有改性納米二氧化鈦Ti02顆粒的金屬基體置入化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液中時(shí)，溶液會(huì)通過(guò)改性納米二氧化鈦Ti02顆粒的空隙與金屬基體接觸，產(chǎn)生自催化反應(yīng)而生成鎳銅磷合金，由于鎳銅磷合金本身也具有自催化作用，故反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行，生成鎳銅磷合金/改性納米二氧化鈦Ti02復(fù)合鍍層，實(shí)現(xiàn)鎳銅磷合金對(duì)改性納米二氧化鈦Ti02
4顆粒的固載。
本發(fā)明的有益效果是-
1. 利用電泳工藝在基體上獲得均勻的改性納米二氧化鈦Ti02沉積層，采用化學(xué)鍍鎳銅磷工藝實(shí)現(xiàn)對(duì)改性納米二氧化鈦Ti02的固載，易于控制。
2. 本發(fā)明適合各種改性納米二氧化鈦Ti02，如鋅摻雜納米二氧化鈦Ti02、鈷摻雜納米二氧化鈦Ti02、鈰摻雜納米二氧化鈦Ti02的固載，適用范圍廣。
3. 本發(fā)明所獲得復(fù)合鍍層中改性納米二氧化鈦的體積含量達(dá)70%以上，且與金屬基體間結(jié)合良好，由于鎳銅磷合金耐蝕性較好，固載后在溶液中光降解效果好。經(jīng)紫外光照射2小時(shí)，利用本方法制得的樣品對(duì)10rag/升的甲基橙溶液光催化降解率達(dá)40 60%。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法包括以下操作步驟
將尺寸為20X30X 1. 5mra紫銅片用碳化硅砂紙打磨后，在丙酮中超聲清洗5分鐘，取出在室溫下在空氣中干燥。將銅片放入1%的氯化亞錫溶液中浸漬1分鐘，用水沖洗后，浸入O. 1%的氯化鈀溶液中30秒，水洗后晾干備用。
稱取平均粒徑為20nm鋅摻雜納米二氧化鈦3克，加入500毫升丙酮中，超聲波攪拌30分鐘，制得溶液A。
將石墨電極和銅片浸沒(méi)在裝有溶液A的玻璃器皿中，用石墨做陽(yáng)極，并使銅片與石墨平行，在電極間電壓為65V/cm，電流lraA條件下電泳l分鐘，獲得鋅摻雜納米二氧化鈦涂層。
配制化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液，硫酸鎳25克/升；硫酸銅10克/升；次亞磷酸鈉40克/升；檸檬酸三鈉50克/升；乙酸鈉30克/升，調(diào)節(jié)PH值至5.5。
將鍍鎳銅磷合金溶液加熱至25°C，將涂覆鋅摻雜納米二氧化鈦涂層的銅片放入化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液，4小時(shí)，即得到鎳磷合金固載的鋅摻雜納米二氧化鈦復(fù)合鍍層。
實(shí)施例2:
化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法包括以下操作步驟將尺寸為20X30X2腿鎳片用碳化硅砂紙打磨后，在丙酮中超聲清洗5分鐘，取出
在室溫下在空氣中干燥。
稱取平均粒徑為25nm鈷摻雜納米二氧化鈦8克，加入500毫升丙酮中，超聲波攪
5拌30分鐘，制得溶液B。
將石墨電極和銅片浸沒(méi)在裝有溶液B的玻璃器皿中，用石墨做陽(yáng)極，并使鎳片與石墨平行，在電極間電壓為50V/cm，電流O. 5mA條件下電泳1分鐘，獲得鈷摻雜納米二氧化鈦沉積層。
配制化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液，硫酸鎳15克/升；硫酸銅5克/升；次亞磷酸鈉10克/升；檸檬酸三鈉30克/升；乙酸鈉25克/升，調(diào)節(jié)PH值至4.0。
將鍍鎳銅磷合金溶液加熱至4(TC，將涂覆鈷摻雜納米二氧化鈦沉積層的鎳片放入化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液，3小時(shí)，即得到鎳銅磷合金固載的鈷摻雜納米二氧化鈦復(fù)合鍍層。
實(shí)施例3:
與實(shí)施例2不同之處在于，采用平均粒徑為15nm的鈰摻雜納米二氧化鈦粉體；配制化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液，硫酸鎳15克/升；硫酸銅10克/升；次亞磷酸鈉30克/升；擰檬酸三鈉40克/升；乙酸鈉10克/升，調(diào)節(jié)ra值至3.0。將溶液加熱至5(TC。將涂覆稀土鈰摻雜納米二氧化鈦沉積層的鎳片放入化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液，3小時(shí)，即得到鎳銅磷合金固載的鈰慘雜納米二氧化鈦復(fù)合鍍層。
權(quán)利要求
1、采用化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法，其特征在于包括以下操作步驟A、取銅片或鎳片，在丙酮中超聲清洗5分鐘，取出在室溫下在空氣中干燥；B、取平均粒徑為15-25nm的摻雜納米二氧化鈦3-8克，加入500毫升丙酮中，超聲波攪拌30分鐘，制得溶液1；C、將石墨電極和銅片浸沒(méi)在裝有溶液1的玻璃器皿中，用石墨做陽(yáng)極，并使銅片或鎳片與石墨平行，在電極間電壓為50-65V/cm，電流0.5-1mA條件下電泳1分鐘，在銅片或鎳片上獲得摻雜納米二氧化鈦涂層；D、配制化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液取硫酸鎳15～25克/升、硫酸銅5～10克/升、次亞磷酸鈉10～40克/升、檸檬酸三鈉30～50克/升、乙酸鈉10～30克/升，調(diào)節(jié)PH值至3-5.5；E、將化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液溶液加熱至25-50℃，將涂覆摻雜納米二氧化鈦涂層的銅片或鎳片放入鎳銅磷合金溶液，3-4小時(shí)，即在銅片或鎳片上得到鎳磷合金固載的摻雜納米二氧化鈦復(fù)合鍍層；所述摻雜納米二氧化鈦為鋅摻雜納米二氧化鈦或鈷摻雜納米二氧化鈦或鈰摻雜納米二氧化鈦。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法， 其特征在于化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液由下列重量配比的原料組成取硫酸鎳25克/升、硫 酸銅10克/升、次亞磷酸鈉40克/升、檸檬酸三鈉50克/升、乙酸鈉30克/升，用氨水 調(diào)節(jié)PH值至5.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用化學(xué)鍍鎳銅磷合金固載改性納米二氧化鈦的方法，解決了使復(fù)合鍍層中改性納米二氧化鈦TiO<sub>2</sub>的體積含量達(dá)70％以上，使復(fù)合鍍層與金屬基體間結(jié)合良好，可應(yīng)用于溶液中進(jìn)行的光催化反應(yīng)。具體的技術(shù)方案是首先配制含有6～16克/升改性納米二氧化鈦TiO<sub>2</sub>丙酮溶液，采用電泳工藝在銅或鎳基體上沉積一層改性納米二氧化鈦TiO<sub>2</sub>顆粒，然后將具有摻雜納米二氧化鈦沉積層的銅片或鎳片置入化學(xué)鍍鎳銅磷合金溶液，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，制備出鎳銅磷合金/改性納米二氧化鈦TiO<sub>2</sub>復(fù)合鍍層，實(shí)現(xiàn)對(duì)的改性納米二氧化鈦TiO<sub>2</sub>固載。本發(fā)明一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)納米二氧化鈦TiO<sub>2</sub>顆粒的固載，另一方面提高了共沉積層中納米二氧化鈦TiO<sub>2</sub>含量。
文檔編號(hào)C23C28/00GK101476123SQ200910116178
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者吳玉程, 朱紹峰, 黃新民 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)