[发明专利]一种硫化锡/二氧化钛复合材料的制备和应用

说明书

本发明公开了一种硫化锡/二氧化钛复合材料（SnS₂/TiO₂)的制备方法，是将TiO₂纳米片分散于含有SnCl₄·5H₂O和L‑胱氨酸的水溶液中，搅拌充分分散后，于120℃~150℃下水热反应10~12小时；反应结束后离心收集灰色产物，并用乙醇充分洗涤，然后在80℃~100℃下干燥10~15小时，得到SnS₂/TiO₂复合材料。与P25和纯TiO₂纳米片相比，SnS₂/TiO₂用于光催化还原二氧化碳的反应中表现出更好的催化活性，因此，SnS₂/TiO₂作为催化剂在光催化还原二氧化碳的反应中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种TiO₂基纳米复合材料的制备，尤其涉及一种硫化锡/二氧化钛复合材料SnS₂/TiO₂的制备，主要用于光催化还原二氧化碳反应中，属于复合材料领域及光催化应用技术领域。

背景技术

随着人口的增长与现代工业化进程的加快，全球对能源的需求越来越大，而经过数百年的过度开采与巨大的能源消耗，煤炭、石油和天然气等化石能源的大量燃烧造成大气中CO₂为主的温室气体急剧增加，自然界碳循环的平衡不断遭到破坏,因此全球气候变暖。近年来，以半导体为催化剂材料，在太阳光的照射下将CO₂转化为碳氢化合物的技术备受关注。

TiO₂是一种催化还原二氧化碳生成甲烷的理想光催化剂，具有良好的光催化活性，稳定性高，成本低，无毒性和较强的空穴氧化能力。但是，由于CO₂的选择吸附性能较差，电子-空穴容易复合和光谱响应范围窄等因素限制了TiO₂光催化CO₂还原性能的提高。

硫化锡（SnS₂）作为一种n型半导体材料，属于层状金属硫化物，具有六方的CdI₂型的晶体结构，由于其层状结构中存在大量的空间，SnS₂成为一种重要的插层反应主体材料。另外，SnS₂具有较宽的能带隙（月2.35 eV）以及较强的各向异性的光学性质，因此，SnS₂、也可被用于其他领域。本申请将SnS₂引入TiO₂，有望提高TiO₂活性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术催化还原二氧化碳生成甲烷的反应存在产量较低的问题，提供一种硫化锡/二氧化钛纳米复合材料（SnS₂/TiO₂）的制备方法；

本发明的另一目的是提供该硫化锡二氧化钛纳米复合材料在光催化还原二氧化碳制备甲烷的应用性能。

一、SnS₂/TiO₂纳米材料的制备

将TiO₂纳米片粉末分散于含有四氯化锡水合物（SnCl₄·5H₂O）和L-胱氨酸的水溶液中，搅拌充分分散后，于120℃~150℃下水热反应10~12小时；反应结束后离心收集灰色产物，并用乙醇充分洗涤，然后在80℃~100℃下干燥10~15小时，得到SnS₂/TiO₂复合材料。

上述水热反应中，四氯化锡水合物（SnCl₄·5H₂O）和L-胱氨酸的反应生成纳米SnS₂，并负载于TiO₂纳米片上，得到负载均匀的SnS₂/TiO₂复合材料。