[发明专利]一种附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及其表面改性方法。尤其涉及一种表面附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料及制备方法；属于光催化材料及其制备领域。

背景技术

环境污染和能源危机已成为人类面临和亟需解决的重大问题。半导体光催化剂作为一种直接利用或转换太阳能的技术，具有绿色环保，可持续利用等优点，日益受到重视。二氧化钛作为一种环境友好型的光催化材料，因其高活性，低成本和稳定性好，在环境保护，新能源，信息材料，医疗卫生等领域具有广泛的应用。但由于二氧化钛带隙能为3.2eV，仅能利用短波长的紫外光，阻碍了对太阳光的高效利用。将二氧化钛和其他半导体复合作为一种拓展吸收波长的有效改性方法，逐渐成为研究的热点。

四氧化三锡带隙能约为2.5eV，是一种新型的可见光激发半导体光催化剂，无毒并且矿源丰富，在光催化降解污染物和解水产氢等有很大的应用潜力。四氧化三锡和二氧化钛均为n型半导体，两者导带和价带的差异，拓展了体系的吸收波长，降低材料的电子-空穴复合，从而增强了光催化效率。然而检索发现，目前尚未见到有关四氧化三锡与二氧化钛复合材料及其在光催化等方面应用的报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种表面附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料及制备方法。

本发明所述的附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料，其特征在于，所述光催化复合材料是以二氧化钛纳米带为载体，其表面分散附着鱼鳞状的四氧化三锡纳米片，且四氧化三锡在所述光催化复合材料中的质量分数为20％～80％；其中，所述二氧化钛纳米带的长度为5-20μm，宽度为50-200nm，厚度为20-40nm；所述鱼鳞状的四氧化三锡纳米片的单片面积为400-2000nm²，厚度为5-10nm。

上述附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料优选以二氧化钛纳米带为载体，且其表面分散附着鱼鳞状四氧化三锡纳米片构成，其中四氧化三锡在所述光催化复合材料中的质量分数为50％～60％。

本发明所述附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料的制备方法，步骤是：

(1)以二氧化钛纳米带为前驱体，按钛与锡元素摩尔比1:10～10:1将所述前驱体加入锡前驱体溶液中，搅拌1～2h，得到钛-锡复合前驱体溶液；其中，所述的锡前驱体溶液成份为氯化亚锡、柠檬酸钠和氢氧化钠，其摩尔质量比为0.02～2:0.05～5:0.01～2；

(2)将得到钛-锡复合前驱体溶液转移至反应釜内，在180±10℃下反应12±2h；

(3)使反应完毕后的反应釜自然冷却至室温，取出产物，用水和酒精分别洗涤3～5次，再于70±20℃下干燥12±2h，即得附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料。

上述附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料及制备方法中，步骤(1)中所述二氧化钛纳米带优选以如下方法制得：

称取二氧化钛P25粉末，按二氧化钛与氢氧化钠重量比1:30～50分散于10M的氢氧化钠溶液中，超声搅拌1～2h，转入反应釜中，在150～200℃的加热温度下反应48～72h，反应完毕后自然冷却，产物用水洗至中性，并于60±20℃下干燥12～15h；将干燥后的产物按二氧化钛与硫酸重量比10～20:1分散在0.02M的硫酸溶液中，于100±20℃下反应12±2h，待反应完毕后，固体产物水洗并于60±20℃下干燥12～15h，然后在600±20℃下煅烧2～3h，得到前驱体二氧化钛纳米带。

上述附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料及制备方法中，步骤(2)中所钛-锡复合前驱体溶液中钛与锡元素摩尔比优选为1:1～2。

上述附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料及制备方法中，步骤(2)中所述锡前驱体溶液成份为氯化亚锡、柠檬酸钠和氢氧化钠，其摩尔质量比优选为1～2:4～5:1～2。