[發(fā)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(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410572875.9
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104258843A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宏;陳國輝;于光偉;王曉航
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J35/02
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(fù)合材料及制備方法；屬于光催化材料及其制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

環(huán)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(dǎo)體光催化劑作為一種直接利用或轉(zhuǎn)換太陽能的技術(shù)，具有綠色環(huán)保，可持續(xù)利用等優(yōu)點，日益受到重視。二氧化鈦作為一種環(huán)境友好型的光催化材料，因其高活性，低成本和穩(wěn)定性好，在環(huán)境保護(hù)，新能源，信息材料，醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(dǎo)體復(fù)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(fā)半導(dǎo)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(chǎn)氫等有很大的應(yīng)用潛力。四氧化三錫和二氧化鈦均為n型半導(dǎo)體，兩者導(dǎo)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(fù)合，從而增強了光催化效率。然而檢索發(fā)現(xiàn)，目前尚未見到有關(guān)四氧化三錫與二氧化鈦復(fù)合材料及其在光催化等方面應(yīng)用的報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)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(fù)合材料及制備方法。

本發(fā)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(fù)合材料，其特征在于，所述光催化復(fù)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(fù)合材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(fù)合材料優(yōu)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(gòu)成，其中四氧化三錫在所述光催化復(fù)合材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％～60％。

本發(fā)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(fù)合材料的制備方法，步驟是：

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

(2)將得到鈦-錫復(fù)合前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜內(nèi)，在180±10℃下反應(yīng)12±2h；

(3)使反應(yīng)完畢后的反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，取出產(chǎn)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(fù)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(fù)合材料及制備方法中，步驟(1)中所述二氧化鈦納米帶優(yōu)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(zhuǎn)入反應(yīng)釜中，在150～200℃的加熱溫度下反應(yīng)48～72h，反應(yīng)完畢后自然冷卻，產(chǎn)物用水洗至中性，并于60±20℃下干燥12～15h；將干燥后的產(chǎn)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(yīng)12±2h，待反應(yīng)完畢后，固體產(chǎn)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(qū)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(fù)合材料及制備方法中，步驟(2)中所鈦-錫復(fù)合前驅(qū)體溶液中鈦與錫元素摩爾比優(yōu)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(fù)合材料及制備方法中，步驟(2)中所述錫前驅(qū)體溶液成份為氯化亞錫、檸檬酸鈉和氫氧化鈉，其摩爾質(zhì)量比優(yōu)選為1～2:4～5:1～2。