[發明專利]一種附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201410572875.9
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104258843A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 劉宏;陳國輝;于光偉;王曉航
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J35/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明涉及一種光催化劑及其表面改性方法。尤其涉及一種表面附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料及制備方法；屬于光催化材料及其制備領域。

背景技術

環境污染和能源危機已成為人類面臨和亟需解決的重大問題。半導體光催化劑作為一種直接利用或轉換太陽能的技術，具有綠色環保，可持續利用等優點，日益受到重視。二氧化鈦作為一種環境友好型的光催化材料，因其高活性，低成本和穩定性好，在環境保護，新能源，信息材料，醫療衛生等領域具有廣泛的應用。但由于二氧化鈦帶隙能為3.2eV，僅能利用短波長的紫外光，阻礙了對太陽光的高效利用。將二氧化鈦和其他半導體復合作為一種拓展吸收波長的有效改性方法，逐漸成為研究的熱點。

四氧化三錫帶隙能約為2.5eV，是一種新型的可見光激發半導體光催化劑，無毒并且礦源豐富，在光催化降解污染物和解水產氫等有很大的應用潛力。四氧化三錫和二氧化鈦均為n型半導體，兩者導帶和價帶的差異，拓展了體系的吸收波長，降低材料的電子-空穴復合，從而增強了光催化效率。然而檢索發現，目前尚未見到有關四氧化三錫與二氧化鈦復合材料及其在光催化等方面應用的報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種表面附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料及制備方法。

本發明所述的附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料，其特征在于，所述光催化復合材料是以二氧化鈦納米帶為載體，其表面分散附著魚鱗狀的四氧化三錫納米片，且四氧化三錫在所述光催化復合材料中的質量分數為20％～80％；其中，所述二氧化鈦納米帶的長度為5-20μm，寬度為50-200nm，厚度為20-40nm；所述魚鱗狀的四氧化三錫納米片的單片面積為400-2000nm²，厚度為5-10nm。

上述附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料優選以二氧化鈦納米帶為載體，且其表面分散附著魚鱗狀四氧化三錫納米片構成，其中四氧化三錫在所述光催化復合材料中的質量分數為50％～60％。

本發明所述附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料的制備方法，步驟是：

(1)以二氧化鈦納米帶為前驅體，按鈦與錫元素摩爾比1:10～10:1將所述前驅體加入錫前驅體溶液中，攪拌1～2h，得到鈦-錫復合前驅體溶液；其中，所述的錫前驅體溶液成份為氯化亞錫、檸檬酸鈉和氫氧化鈉，其摩爾質量比為0.02～2:0.05～5:0.01～2；

(2)將得到鈦-錫復合前驅體溶液轉移至反應釜內，在180±10℃下反應12±2h；

(3)使反應完畢后的反應釜自然冷卻至室溫，取出產物，用水和酒精分別洗滌3～5次，再于70±20℃下干燥12±2h，即得附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料。

上述附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料及制備方法中，步驟(1)中所述二氧化鈦納米帶優選以如下方法制得：

稱取二氧化鈦P25粉末，按二氧化鈦與氫氧化鈉重量比1:30～50分散于10M的氫氧化鈉溶液中，超聲攪拌1～2h，轉入反應釜中，在150～200℃的加熱溫度下反應48～72h，反應完畢后自然冷卻，產物用水洗至中性，并于60±20℃下干燥12～15h；將干燥后的產物按二氧化鈦與硫酸重量比10～20:1分散在0.02M的硫酸溶液中，于100±20℃下反應12±2h，待反應完畢后，固體產物水洗并于60±20℃下干燥12～15h，然后在600±20℃下煅燒2～3h，得到前驅體二氧化鈦納米帶。

上述附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料及制備方法中，步驟(2)中所鈦-錫復合前驅體溶液中鈦與錫元素摩爾比優選為1:1～2。

上述附著魚鱗狀四氧化三錫的二氧化鈦納米帶光催化復合材料及制備方法中，步驟(2)中所述錫前驅體溶液成份為氯化亞錫、檸檬酸鈉和氫氧化鈉，其摩爾質量比優選為1～2:4～5:1～2。