本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种基于碳纳米管-二氧化钛光电材料的制备方法。
背景技术：
二氧化钛是一种性能优良的典型的n型半导体材料，也是首次应用于光电催化分解水的材料。在光照条件下，tio2空穴的电势约为3.1v，具有很强的氧化性。在反应过程中表现出良好的光稳定性和反应活性，同时，tio2无毒且无二次污染。但tio2在光电催化分解水的领域仍有阻碍，一方面tio2的带隙宽，其光吸收范围主要集中在紫外光区，对可见光的利用率极低；另一方面电子、空穴分离效率低，载流子的利用率低。
碳纳米管是一种具有高导电导热，高比表面积、高机械强度，高吸附等优良性能的一维纳米材料，因其众多的优点在很多高技术领域如光电材料，储能材料，传感器，生物器件等具有传统材料无可比拟的优势，而在材料、物理、化学、生物等学科引起广泛的研究。但由于碳纳米管具有一维纳米结构特点，长径比大，同时，由于碳纳米管之间较大的范德华引力以及巨大的比表面积，因此容易以纠缠团聚体状态存在。要发挥碳纳米管优异性能，如何使得碳纳米管-二氧化钛光电材料中的碳纳米管均匀分散成为关键因素。
为此，有必要针对上述问题，提出一种基于碳纳米管-二氧化钛光电材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于碳纳米管-二氧化钛光电材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于碳纳米管-二氧化钛光电材料的制备方法，包括：
(1)将一定量球磨后的碳纳米管加入体积比为2:1的乙醇和去离子水的混合液中，超声分散2～3h，得到碳纳米管悬浮液；
(2)利用水热法，将上述碳纳米管悬浮液进行热处理，所得到的产物在压力为200～500mpa，孔径为0.08～0.12mm条件下进行均质处理，得到碳纳米管凝胶；
(3)将上述碳纳米管凝胶与二氧化钛溶胶按照质量比为2～4:1进行混合，在功率为800～1200w的条件下超声分散5～8h，静置，真空抽滤，干燥，得到碳纳米管-二氧化钛光电材料。
优选的，步骤(1)中，球磨后的碳纳米管的粒径为0.01～0.1μm。
优选的，步骤(2)中，压力为300mpa，孔径为0.1mm。
优选的，步骤(3)中，所述二氧化钛溶胶的制备方法包括：
1)将钛酸四丁酯加入无水乙醇和冰醋酸的混合溶液中，磁力搅拌15～60min；
2)向步骤1)中加入稀硝酸，在30～60℃水浴条件下磁力搅拌20～30min，得到二氧化钛溶胶。
优选的，上述步骤1)中，混合溶液中的无水乙醇和冰醋酸的体积之比为1:3。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过本发明中的方法制备得到的基于碳纳米管-二氧化钛光电材料，二氧化钛均匀地分散在碳纳米管的表面及孔隙中，从而有效提高了该碳纳米管-二氧化钛光电材料的光电转换效率。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种基于碳纳米管-二氧化钛光电材料的制备方法，包括：
(1)将一定量球磨后的碳纳米管加入体积比为2:1的乙醇和去离子水的混合液中，超声分散2～3h，得到碳纳米管悬浮液；
(2)利用水热法，将上述碳纳米管悬浮液进行热处理，所得到的产物在压力为200～500mpa，孔径为0.08～0.12mm条件下进行均质处理，得到碳纳米管凝胶；
(3)将上述碳纳米管凝胶与二氧化钛溶胶按照质量比为2～4:1进行混合，在功率为800～1200w的条件下超声分散5～8h，静置，真空抽滤，干燥，得到碳纳米管-二氧化钛光电材料。
上述步骤(1)中，球磨后的碳纳米管的粒径为0.01～0.1μm。
上述步骤(2)中，压力为300mpa，孔径为0.1mm。
下述以具体地实施例进行说明，以制备本发明中碳纳米管-二氧化钛光电材料。
实施例1
(1)将一定量球磨后的碳纳米管加入体积比为2:1的乙醇和去离子水的混合液中，超声分散2h，得到碳纳米管悬浮液；
(2)利用水热法，将上述碳纳米管悬浮液进行热处理，所得到的产物在压力为200mpa，孔径为0.08mm条件下进行均质处理，得到碳纳米管凝胶；
(3)将上述碳纳米管凝胶与二氧化钛溶胶按照质量比为2:1进行混合，在功率为800w的条件下超声分散5h，静置，真空抽滤，干燥，得到碳纳米管-二氧化钛光电材料。
实施例2
(1)将一定量球磨后的碳纳米管加入体积比为2:1的乙醇和去离子水的混合液中，超声分散2.5h，得到碳纳米管悬浮液；
(2)利用水热法，将上述碳纳米管悬浮液进行热处理，所得到的产物在压力为300mpa，孔径为0.1mm条件下进行均质处理，得到碳纳米管凝胶；
(3)将上述碳纳米管凝胶与二氧化钛溶胶按照质量比为3:1进行混合，在功率为1000w的条件下超声分散6h，静置，真空抽滤，干燥，得到碳纳米管-二氧化钛光电材料。
实施例3
(1)将一定量球磨后的碳纳米管加入体积比为2:1的乙醇和去离子水的混合液中，超声分散3h，得到碳纳米管悬浮液；
(2)利用水热法，将上述碳纳米管悬浮液进行热处理，所得到的产物在压力为500mpa，孔径为0.12mm条件下进行均质处理，得到碳纳米管凝胶；
(3)将上述碳纳米管凝胶与二氧化钛溶胶按照质量比为4:1进行混合，在功率为1200w的条件下超声分散8h，静置，真空抽滤，干燥，得到碳纳米管-二氧化钛光电材料。
对采用上述实施例中的方法制得的碳纳米管-二氧化钛光电材料进行电镜扫描发现，二氧化钛能够均匀地分散在碳纳米管的表面及孔隙中；同时，对上述制得的碳纳米管-二氧化钛光电材料的光电性能进行分析可知，与纯二氧化钛材料相比，碳纳米管-二氧化钛光电材料拓宽了光谱吸收范围至600nm并增强了光的吸收强度，由此表明，采用碳纳米管和二氧化钛进行复合，有利于提高对光的利用率和光电转化效率，其光电转化效率可达92.5％。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。