薄膜及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体光催化材料，尤其涉及超临界醇热技术合成以铜网为基底的Cux0/Ti(V薄膜的制备及其应用。
【背景技术】
[0002]随着全球工业的高速发展，环境问题已日益凸显。由于光催化技术具备能耗低、反应条件温和、适用范围广和无二次污染、绿色环保等突出优点，同时其只要利用太阳能就能解决环境污染问题，因而备受青睐。
[0003]二氧化钛(T12)由于其光催化活性高、稳定性高、安全无毒等优点而成为研宄热点，但是由于T12本身禁带宽度较大，只能吸收紫外光，对太阳光的利用率低，因而在实际应用中存在较大的局限性，因而为了扩展1102光催化剂的光谱响应范围和提高其催化率，必须对T12进行改性。在对Ti02进行改性的诸多方法中，将窄带隙半导体与T1 2进行复合成为了极具前途和合理的方法之一。
[0004]P型半导体Cu2O由于禁带宽度窄(2.0eV)而具有良好的光催化性能，同时这种半导体材料储量大、无毒廉价，无疑也是一种较好的材料，但是其光生载流子易复合，因而极大程度上降低了光催化的效率。
[0005]可以看出，将1102与Cu2O复合可在拓展二氧化钛的可见光响应范围同时可有效分离光生载流子，有效地解决上述问题，因而这一复合材料已成为目前光催化领域的研宄热点。但是粉体光催化材料由于存在难以分离回收、无法再次利用等问题限制了其实际应用领域。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是，提供一种以铜网为基底的Cux0/Ti(V薄膜及其制备方法和应用，其通过超临界醇热法在铜网表面均匀生长结合牢固的Cux0/Ti(V薄膜，从而有效解决了光催化材料的难以回收和再次利用等问题。
[0007]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0008]一种以铜网为基底的Cux0/Ti(V薄膜，所述Cu x0/Ti(V薄膜由微米级球Cu x0/Ti02粒子构成；且在所述Cux0/Ti(V薄膜中CuxO和1102紧密结合，均匀覆盖在所述铜网上，所述Τ?02晶型为纯相的锐钛矿相。
[0009]优选地，所述Cux0/Ti<V；^膜中所述微米级球型Cu x0/Ti02粒子直径为I?3um。
[0010]在本发明中同时提供了上述以铜网为基底的Cux0/Ti(V薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0011]Sll将Cu(NO3)2.5Η20和钛酸四丁酯加入乙醇溶液中搅拌直至所述Cu(NO3)2.5Η20和所述钛酸四丁酯完全溶解，得到制备所述Cux0/Ti(V薄膜的前驱液；
[0012]S12将所述前驱液注入内置乙醇溶液的超临界反应釜中，同时将铜网垂直放置在所述超临界反应Il中，在乙醇的超临界状态下保持60?80min，最后将所述铜网自然冷却直至室温，得到以铜网为基底的CuxO/Ti(V薄膜。
[0013]优选地，在所述前驱液中，Cu与Ti的摩尔比为O?0.075，钛酸四丁酯与乙醇的体积比为1:2?1:4。
[0014]本发明中还提供了上述以铜网为基底的CuxO/Ti(V薄膜在光催化条件下杀灭鲍曼不动杆菌中的应用。
[0015]本发明中还提供了上述以铜网为基底的CuxO/Ti(V薄膜光催化条件下杀灭鲍曼不动杆菌的方法，包括以下步骤:
[0016]S21取制备了 CuxO/Ti(V薄膜的铜网固定在光电催化反应的第一池中作为阳极，同时在光电催化反应的第二池中固定铂片作为阴极，所述第一池和所述第二池相互连接；
[0017]S22在所述第一池中加入生理盐水和鲍曼不动杆菌，在所述第二池中加入生理盐水；
[0018]S23用光源照射所述第一池和/或在所述第一中加入偏压，完成所述鲍曼不动杆菌的杀灭。
[0019]优选地，在步骤S21中，所述第一池和所述第二池通过一滤孔为Ium的滤膜隔开。
[0020]优选地，在所述步骤S23中，使用氙灯作为光源照射所述第一池。
[0021]优选地，使用的所述光源波长大于420nm。
[0022]优选地，在所述第一池中加入0.1V偏压。
[0023]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0024]1.本发明提供的以铜网为基底的CuxO/Ti(V薄膜在制备过程中使用的原料简单易得，制备的方法操作简单易行；同时，通过本方制备的CuxO/Ti02薄膜粒子尺寸均匀、异质结间的结合力强、与铜网基底结合牢固、载流子复合率低、光电催化活性高、稳定性好；
[0025]2.在本发明中，在超临界条件下无需额外添加还原剂即可还原铜离子得到CuxO/T12薄膜，且粒子之间结合力强，大大提高了光催化的效率；同时，由于铜网导电性优良，在光电催化过程中可有效促进电子的传输，因此，在CuxO/Ti(V薄膜应用于光电催化杀灭鲍曼不动杆菌的过程中，可见光(波长大于420nm)产生的电子和空穴更容易分离，从而提高了杀灭鲍曼不动杆菌的效率。
[0026]说明书附图
[0027]图1为本发明中铜网的XRD图谱和实施例1中的CuxO/Ti(V薄膜的XRD图谱；
[0028]图2为本发明实施例1中的Cux0/Ti02薄膜的Mott-Schottky曲线；
[0029]图3为本发明中铜网的SEM图谱和实施例1中的以铜网为基底的Cux0/Ti(V薄膜的SEM照片；
[0030]图4为本发明实施例1中以铜网为基底的Cux0/Ti(V薄膜的LMM能谱；
[0031]图5为本发明实施例1和实施例2中交流阻抗谱；
[0032]图6为本发明实施例1中光电催化抗菌装置示意图；
[0033]图7为本发明实施例1、3_6中杀灭鲍曼不动杆菌的活性图；
[0034]图8为本发明实施例1、3_6中杀灭鲍曼不动杆菌过程中钾离子含量变化图；
[0035]图9为本发明实施例1、3_6中杀灭鲍曼不动杆菌过程中有机碳(TOC)含量变化图；
[0036]图10为本发明实施例2中的T12薄膜的Mott-Schottky曲线。
[0037]附图标记:
[0038]图1中:A1-铜网的XRD图谱;A2_实施例1中的CuxO/Ti(V薄膜的XRD图谱；
[0039]图3中:(a)-铜网的SEM照片；(b)-铜网SEM照片的放大图；(C)-实施例1中附着了 CuxO/Ti(V薄膜的铜网的SEM照片；(d)-实施例1中附着了 CuxO/Ti(V薄膜的铜网的SEM照片的第一放大图；(e)_实施例1中附着了 CuxO/Ti(V薄膜的铜网的SEM照片的第二放大图；
[0040]100-电催化抗菌装置示意图，101-第一池，102-第二池，103-以铜网为基底的CuxO/Ti(V薄膜电极，104-Pt电极，105-滤膜，106-光源
【具体实施方式】
[0041]以下通过具体实施例来详细说明本发明的技术方案。本发明中所用的原料和试剂均市售可得。
[0042]实施例1
[0043]I)前驱液的制备:
[0044]首先，称取质量为0.44g(克)的Cu(NO3)2.5H20加入到30mL (毫升)乙醇溶液中，搅拌30min(分钟)得到淡蓝色溶液；随后，在得到的淡蓝色溶液中加入体积为1mL的钛酸四丁酯，继续搅拌30min直至钛酸四丁酯完全溶解，得到制备CuxO/Ti(V薄膜的前驱液。在本实施例中，钛酸四丁酯与乙醇的体积比为1:3，铜和钛的摩尔比为0.2。要说明的是，在其他实施例中，只要Cu与Ti的摩尔比在O?0.075之间，钛酸四丁酯与乙醇的体积比在1:2?1:4之间，都在本发明的内容中；另外，我们对加入Cu (NO3) 2.5Η20和钛酸四丁酯时搅拌的时间也不做具体限定，可以根据实际情况进行调整，如，还可以是20min，40min甚至更多，只要最后能够完全溶解，都包括在本发明的内容中。
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