[发明专利]一种双组分氧化物纳米带的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双组分氧化物纳米带的制备方法，属于无机材料领域。

背景技术

破坏性乱砍滥伐的森林资源，大量排放的工业废水，不断毒化和人为破坏的生态平衡，使世界性的水资源污染问题日益严重，因此，真正的可供人类饮用的水在惊人的减少。开发低成本高效率的水处理技术成为解决饮用水资源短缺，处理污染水源的关键。光催化技术作为新兴的水处理技术，因其操作条件温和，能实现水中污染物的完全矿化而无二次污染，成本低等优点而得以迅速发展。

1971年，Fujishima和Honda发现了水在TiO₂电极上的光解现象，成为光催化研究的里程碑。TiO₂是在300nm<λ<390nm入射光光照下活性较好且催化过程中化学性质稳定的光催化剂，然而TiO₂并不能高效地应用于所有的降解反应；一般来说，TiO₂仅能利用照射到地球表面不超过5％的紫外光，这主要是由于TiO₂较宽的带隙(3.0～3.2eV)所造成。

如中国专利文献CN101306839A(申请号：200810050948.2)报道了一种制备二氧化钛纳米带的方法，包括三个步骤：一、配制纺丝液，高分子模板剂采用聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮的混合物；溶剂采用氯仿和N,N-二甲基甲酰胺的混和物；二、制备钛醇盐/高分子模板剂复合纳米带，采用静电纺丝法，技术参数为：电压为15～25kV；固化距离为15～30cm；三、制备TiO₂纳米带，采用热处理方式，技术参数为：升温速率为0.5～2℃/min，在500～900℃温度范围内保温10～15h，制备的TiO₂纳米带宽度为5～15μm，厚度为30～60nm，长度大于200mm，为纯相锐钛矿型和纯相金红石型，该专利虽然在一定程度上减小了TiO₂的带隙宽度，但制备的二氧化钛纳米带仍然带隙较宽，在制备过程中采用了对人体危害较大的氯仿，这不是绿色化学所倡导的。

中国专利文献CN101786595A(申请号：201010108050.3)公开了一种稀土氧化物纳米带及其制备方法，制得的的稀土倍半氧化物纳米带为一种纳米带结构，纳米带的厚度80～200nm，宽度2～6μm，长度大于150μm，纳米带由厚度为70～120nm的稀土氧化物纳米片构成。该文献只是体现了一种或两种稀土元素对另一种稀土氧化物的掺杂，最终还是一种氧化物形成的纳米带，对可见光区的电磁波和紫外区的电磁波仍然吸收较弱。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种双组分氧化物纳米带的制备方法，制备出了对可见光有较强吸收的新型纳米带光催化剂。

本发明的技术方案如下

一种双组分氧化物纳米带的制备方法，包括步骤如下：

(1)将醋酸铜和硝酸铟加入到去离子水和无水乙醇混合溶液中，搅拌至完全溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌均匀，制得可纺性溶胶；

所述醋酸铜的加入量与混合溶液质量体积比为：(0.1～1.0)：(10～25)，所述硝酸铟的加入量与混合溶液质量体积比为：(0.2～2.0)：(10～25)，单位均为：g/ml，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的加入量与醋酸铜的质量比为：1：(1～2)；所述的聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量为100万～150万；

(2)将步骤(1)制得的可纺性溶胶进行静电纺丝，制得纳米带前驱体纤维；

(3)将步骤(2)制得的纳米带前驱体纤维于40～70℃条件下干燥12～36h，然后以0.5～2℃/min的升温速率升至500～600℃，保温0.5～3h，即得双组分氧化物纳米带。

本发明优选的，所得的双组分氧化物纳米带宽为300～400nm，厚度为10～20nm，为氧化铜和氧化铟双组分。

本发明优选的，步骤(1)中所述的去离子水和无水乙醇混合溶液中，去离子水和无水乙醇的体积比为1：(0.5～1.6)，进一步优选的，所述的混合溶液中去离子水和无水乙醇的体积比为1：1。

本发明优选的，步骤(1)中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的型号为聚乙烯吡咯烷酮K-90(PVP，K-90)。

本发明优选的，步骤(2)中静电纺丝的具体条件为：可纺性溶胶的喷出速率为0.0005～0.002mm/s，电压为15～30kV，静电纺丝温度控制在20～35℃，湿度控制在20～60％。进一步优选的，静电纺丝温度控制在25～35℃，湿度控制在40％为最佳。