酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在玻璃片基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以3000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，在300-500度氢气气氛加热处理30分钟，即完成制备过程，得到复合黑色二氧化钛薄膜。
[0038]实施例2
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在玻璃片基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以4000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，在300-500度氢气气氛加热处理30分钟，即完成制备过程，得到复合黑色二氧化钛薄膜。
[0039]实施例3
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在玻璃片基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以3000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，在300-500度氢气气氛加热处理60分钟，即完成制备过程，得到复合黑色二氧化钛薄膜。
[0040]实施例4
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在玻璃片基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以4000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，在300-500度氢气气氛加热处理60分钟，即完成制备过程，得到复合黑色二氧化钛薄膜。
[0041]实施例5
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在玻璃片基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线用滴涂法滴上一层二氧化钛溶胶，静置于室温条件下，干燥后，在300-500度氢气气氛加热处理60分钟，即完成制备过程，得到复合黑色二氧化钛薄膜。
[0042]实施例6
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在FTO基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以3000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，在300-500度氢气气氛加热处理60分钟，即完成制备过程，得到复合黑色二氧化钛薄膜。将该基底上的复合黑色二氧化钛薄膜制备成光化学电池阳极端进行反应，得到光电催化曲线，效果良好(结果见图5)。
[0043]对比例I
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在玻璃基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以3000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，在200度氢气气氛加热处理60分钟，即完成制备过程，无法得到复合黑色二氧化钛薄膜。
[0044]对比例2
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在玻璃基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以3000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，在300度空气气氛加热处理60分钟，即完成制备过程，无法得到复合黑色二氧化钛薄膜。
[0045]对比例3
1:1:5体积比的酸、水、乙醇配制成溶液A，1:4体积比的钛酸四丁酯、乙醇配制成溶液B，溶液A缓慢滴加到溶液B中并搅拌形成二氧化钛溶胶。铜纳米线由抽滤法在FTO基底上成膜并经氢气退火处理，接着铜纳米线表面以3000转/分的速度旋涂一层二氧化钛溶胶，旋涂时间30-60秒，室温条件下干燥后，不进行后续加热处理，即完成制备过程，无法得到复合黑色二氧化钛薄膜。将该基底上的二氧化钛薄膜制备成光化学电池阳极端进行反应，得到光电催化曲线，效果较差(结果见图5)。
[0046]产业应用性:本发明制备的复合黑色二氧化钛薄膜具有稳定性好，可长时间保存，可适用于光电催化器件，而且本方法简便易行，过程可控，适合规模生产。
【主权项】
1.一种复合黑色二氧化钛薄膜，其特征在于，所述复合黑色二氧化钛薄膜包括铜纳米线层、以及覆盖在铜纳米线层上的黑色二氧化钛层。
2.根据权利要求1所述的复合黑色二氧化钛薄膜，其特征在于，所述铜纳米线层的厚度为1nm?10 μπι ;所述黑色二氧化钛层的厚度为50nm?10 μπι。
3.根据权利要求1或2所述的复合黑色二氧化钛薄膜，其特征在于，所述黑色二氧化钛层在显微结构上为有序的锐钛矿相与无序的非晶态相混合的结构。
4.根据权利要求1-3中任一所述的复合黑色二氧化钛薄膜，其特征在于，所述复合黑色二氧化钛薄膜能够在材质为FTO、玻璃、石英或硅片的基底上使用。
5.一种权利要求1-4中任一所述复合黑色二氧化钛薄膜的制备方法，其特征在于，包括: 1)采用抽滤法，在基底上沉积铜纳米线，形成铜纳米线层； 2)将二氧化钛溶胶喷涂在铜纳米线层上，干燥后形成二氧化钛层； 3)将所述表面沉积有铜纳米线层以及二氧化钛层的基底在还原性气氛中热处理，使得二氧化钛层转变为黑色二氧化钛层。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述铜纳米线层上喷涂二氧化钛溶胶之前，将铜纳米线层在氢气氛围下进行退火处理。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛溶胶的的制备方式包括:在乙醇-水-酸混合溶剂中加入含有可溶性钛源的醇溶液，形成所述二氧化钛溶胶，其中，乙醇、钛源、水、酸的体积比为(15~20):3:1:1，钛源包括钛酸四丁酯和/或异丙醇钛。
8.根据权利要求5-7中任一所述的制备方法，其特征在于，在铜纳米线层上喷涂二氧化钛溶胶的方式包括:旋转涂布法、滴涂法或蒸镀法。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，旋转涂布法的工艺参数包括:旋涂转速为2000至5000rpm，时间控制为30至90秒。
10.根据权利要求5-9中任一所述的制备方法，其特征在于，在氢气气氛下热处理基底，使得二氧化钛层转变为黑色二氧化钛层，热处理的温度为300-500°C，时间为30-120分钟。
【专利摘要】本发明涉及一种复合黑色二氧化钛薄膜及其制备方法，所述复合黑色二氧化钛薄膜包括铜纳米线层、以及覆盖在铜纳米线层上的黑色二氧化钛层。本发明提出的铜纳米线辅助制备复合黑色二氧化钛薄膜的方法，适用于任何金属纳米线与二氧化钛薄膜的研制，具有很好的普适性。
【IPC分类】B32B15-04, C23C28-00, B32B9-04
【公开号】CN104626680
【申请号】CN201510093753
【发明人】孙静, 施良晶, 王冉冉, 刘阳桥, 高濂, 王焱
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月3日