【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化材料领域，涉及一种金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜，尤其涉及一种金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、钛酸锶纳米材料是一种钙钛矿型半导体材料，带隙为3.2ev，具有较强的氧化还原能力，在光伏、光催化领域具有广泛的应用，如光电转化、制氢、降解等领域。
2、钛酸锶对太阳能的利用率低，且其本征光催化活性受到光生载流子的分离效率的限制，研究人员主要从掺杂、负载、复合等方法来改进。掺al的钛酸锶在波长350-360nm紫外线的照射下，其光催化全解水的外量子效率可达到96％。
3、金属晶体是由金属原子紧密排列获得，原子间由金属键结合，内部有大量可以自由移动的自由电子。电子云也是金属材料高导电性的主要原因。自由电子形成电子云，可以吸收任何波长的光，并随即释放出一定波长的光，这是金属材料的反射的金属光泽形成原理。大部分金属是银白色的，是因为它们反射了绝大部分可见光。仅有少量特殊颜色的金属材料，金呈黄色、铜呈赤红、铯呈浅黄、铋为淡红、铅为淡蓝。对紫外线反射最佳的金属材料有铝、锡、铅。
4、因此金属反射膜具有高反射率值，用于波长范围从250nm到10μm以上的光波的反射增强应用。比如，铝反射膜用于增强可见光(400-650nm)或紫外线(250nm-400nm)区域的反射。
5、当金属与p型半导体接触时，形成肖特基结，是一种简单的金属与半导体的交界面，它与pn结相似，具有单向导电的整流特性。
6、目前，在基体材料上制备薄膜的方法主要包括溅射、
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜及其制备方法与应用。本专利技术在超薄金属箔材上负载一层排列紧密的钛酸锶纳米颗粒，利用金属箔材高导电性、高反光性以及与钛酸锶形成的肖特基结特性，提高了钛酸锶纳米材料对太阳能的利用率和载流子分离效率。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
4、(1)将预处理后的钛酸锶纳米粉分散在第一溶剂中，然后添加表面活性剂，得到悬浮液；
5、(2)将步骤(1)所得悬浮液沿容器壁逐滴添加至互不相溶的第二溶剂中，而后进行成膜操作，使得第二溶剂的液面分散有紧密排列的单层纳米钛酸锶颗粒层；
6、(3)采用方案a或方案b在经过预处理后的金属箔材上负载纳米钛酸锶薄膜，经后处理得到所述金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜；
7、所述方案a包括：将金属箔材从步骤(2)所述第二溶剂的侧面深入液面以下，并从纳米钛酸锶颗粒层下方自下而上水平捞起，在金属箔材表面形成一层排列紧密的单颗粒层钛酸锶薄膜；
8、所述方案b包括：将金属箔材与步骤(2)所述第二溶剂的液面水平接触，水平按压至溶液中后捞出，在箔材表面形成一层排列紧密的单颗粒层钛酸锶薄膜。
9、本专利技术利用气固界面薄膜界面张力在超薄金属箔材上负载一层排列紧密的钛酸锶纳米颗粒，利用金属箔材高导电性、高反光性以及与钛酸锶形成的肖特基结特性，提高了钛酸锶纳米材料对太阳能的利用率和载流子分离效率。
10、本专利技术提供的金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜具有耐高温、防老化、寿命长等优点，经过金属箔材反射的太阳光可再次被钛酸锶纳米材料吸收转化，每个颗粒都直接与金属箔材接触，并且排列紧密。与金属箔材的复合可以使载流子迅速分离且具有更高的传输速率，可应用于钙钛矿太阳能电池和光解水制氢等领域。
11、本专利技术步骤(2)所述悬浮液中钛酸锶纳米粉呈单颗粒分散。
12、作为本专利技术的优选技术方案，步骤(1)所述预处理包括超声分散、行星球磨、搅拌或化学镀金属中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括超声分散和行星球磨的组合，超声分散和化学镀金属的组合，或行星球磨和化学镀金属的组合。
13、优选地，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉的平均粒径为20～100nm，例如可以是20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
14、优选地，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉的的形貌包括球形、近球形、立方体、板片状或多面体中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括球形和近球形的组合，立方体和板片状的组合，立方体和多面体的组合，球形、近球形和多面体的组合，或球形、近球形、立方体、板片状和多面体的组合。
15、所述立方体钛酸锶纳米粉的制备方法为：nacl-kcl熔盐法。
16、所述近球形钛酸锶纳米粉的制备方法为：水热法。
17、所述多面体钛酸锶纳米粉的制备方法为：固相合成法。
18、优选地，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉中掺杂有金属元素。
19、优选地，所述金属元素包括cu、al、au、pd、或pt中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括cu和al的组合，au、pd和pt的组合，或cu、al、au、pd、和pt的组合。
20、优选地，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉体在第一溶剂中的固含量浓度为0.2～1.2g/l，例如可以是0.2g/l、0.4g/l、0.6g/l、0.8g/l、1g/l或1.2g/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
21、优选地，所述第一溶剂包括乙酸乙酯和/或丁醇。
22、优选地，步骤(1)所述表面活性剂的添加量是钛酸锶纳米粉质量的0.1～0.5％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
23、优选地，步骤(1)所述表面活性剂包括离子型分散剂和/或有机类分散剂。
24、优选地，所述离子型分散剂包括十六烷基磺酸钠、磷酸二氢钾或柠檬酸钠中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括十六烷基磺酸钠和磷酸二氢钾的组合，磷酸二氢钾和柠檬酸钠的组合，十六烷基磺酸钠和柠檬酸钠的组合，或十六烷基磺酸钠、磷酸二氢钾和柠檬酸钠的组合。
25、优选地，所述有机类分散剂包括聚丙烯酸胺、油酸或磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括聚丙烯酸胺和油酸的组合，油酸和磷酸酯的组合，聚丙烯酸胺和磷酸酯的组合，或聚丙烯酸胺、油酸和磷酸酯的组合。
26、优选地，步骤(2)所述逐滴添加的速度为40～80滴/min，例如可以是40滴/min、50滴/min、60滴/min、70滴/min或8本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理包括超声分散、行星球磨、搅拌或化学镀金属中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉的平均粒径为20～100nm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉在第一溶剂中的固含量浓度为0.2～1.2g/L；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述逐滴添加的速度为40～80滴/min；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述成膜操作包括向容器侧壁面内逐滴添加酒精，或向容器侧壁面内放置热极板；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述金属箔材的厚度为0.01-0.1mm；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方案b还包括预先向第
9.一种金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜，其特征在于，所述金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜采用权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。
10.一种如权利要求9所述金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜的应用，其特征在于，所述金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜用于光伏和/或光催化领域。
...【技术特征摘要】
1.一种金属箔材负载纳米钛酸锶的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理包括超声分散、行星球磨、搅拌或化学镀金属中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉的平均粒径为20～100nm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钛酸锶纳米粉在第一溶剂中的固含量浓度为0.2～1.2g/l；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述逐滴添加的速度为40～80滴/min；
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓冬，段东平，贾奇博，干科，任玉枝，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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