一种具有多级孔结构复合光催化剂膜材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种具有多级孔结构复合光催化剂膜材料及其制备方法，其基体是掺杂过渡金属的具有多级孔状的TiO₂与ZnO的复合半导体膜材料膜。首先制备出含成孔剂P123、F127、PMMA、PEG、CTAB与过渡金属Fe、Ni、Co、Mo、Cu、Pt、Au、Pd、Ag的ZnO/TiO₂复合光催化剂前驱体；再通过喷雾热解法、浸渍提拉、旋涂法、丝网印刷、刮刀法等涂膜方法，在FTO、ITO、Ni片等载体上组装过渡金属改性ZnO/TiO₂多级孔复合光催化剂膜材料；最后通过化学气相沉积法在复合光催化剂膜材料上直接原位生长碳纳米管。本发明的具有多级孔复合光催化剂膜材料光催化活性高，膜结合牢固，制备过程简单，易于实现工业化。

主权项

一种具有多级孔结构复合光催化剂膜材料，其特征在于，其基体为掺杂的复合半导体ZnO/TiO₂，其中Zn与Ti的原子比为0.1～10；所述的复合光催化剂膜材料的制备方法的具体步骤为：(1)首先，制备含P123、F127、PMMA、PEG、CTAB中的一种或两种以上的组合物的成孔剂和掺杂Fe、Ni、Co、Mo、Cu、Pt、Au、Pd、Ag中的一种或两种以上的组合物的过渡金属的ZnO/TiO₂催化剂前驱体溶胶；在ZnO/TiO₂复合半导体前驱溶胶的制备过程中，加入成孔剂P123、F127、PMMA、PEG、CTAB中的一种或两种以上的组合物，成孔剂的质量百分分数为复合半导体膜材料基体ZnO/TiO₂的1～65％；(2)再通过喷雾热解法、浸渍提拉、旋涂、丝网印刷、刮刀法涂膜方法在FTO、ITO、Ni片载体上组装过渡金属改性的多级孔复合光催化膜；(3)最后，采用化学气相沉积法在过渡金属掺杂改性的具有ZnO/TiO₂多级孔复合光催化膜的表面直接原位生长CNTs，得到多级孔结构复合光催化剂膜材料；气相化学沉积原位生长碳纳米管采用固定床，在固定床反应器中放入FTO、ITO、Ni负载的过渡金属掺杂改性的多级孔结构ZnO/TiO₂复合催化膜，在惰性气氛下气氛下，对反应器进行程序升温，升温速率为3～15℃/min；当反应器内温度达到生长CNTs所需的温度为450～750℃时，通入碳源气体，生长CNTs，生长时间为5～60分钟。