[发明专利]一种二氧化锡和碳的复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化锡和碳的复合材料及其制备方法。

背景技术

利用半导体(二氧化钛、二氧化锡、氧化锌等)的光催化作用可有效地 降解和消除环境中的有害污染物。该技术具有能耗低、操作简便、反应条件 温和、反应特异性与选择性强的优点。大量研究表明，此法可用于处理各种 染料废水、农药废水、表面活性剂废水、含油废水以及各种卤代物(如氯仿、 四氯化碳、氯代苯酚和氟里昂等)及重金属离子废水。

具有纳米尺度的材料在光、电、磁学和催化性能等方面具有许多原来块 体材料所不具备的特性。二氧化锡是重要的半导体材料之一，广泛用于光催 化、透明导电膜、气敏传感器、太阳能转换等。作为一种半导体材料，粒径 越小，其位于表面的原子数越多，材料的纳米性能越明显。

人们制备纳米二氧化锡的方法有溶胶凝胶法、沉淀法、水热法和固相法 等，这些制备纳米二氧化锡的方法往往伴随着高温煅烧处理，这一处理过程 将不可避免的增大二氧化锡纳米粒子的粒径，从而影响它的各项性能的发 挥。同时这些制备二氧化锡的方法都不同程度的存在过程复杂、反应周期长 和能源浪费严重的问题，不适合大规模的工业化连续生产。

CN 1810650A中公开了一种纳米二氧化锡颗粒包裹碳纳米管复合粉体及 其制备方法。该发明利用蒸汽相法制备，固相组成为含有碳纳米管和SnCl₄的N，N`-二甲基甲酰胺溶液，液相为纯蒸馏水或氨水，在90-120℃水热处理， 利用液相中的水或氨气与水的混合气体不断转移到固相中从而与固相中的 SnCl₄发生反应，实现二氧化锡在碳纳米管上的包裹。该发明虽然避免了高 温煅烧制备导致粒径增大的缺点，但是该发明采用较为复杂的蒸汽相法并且 使用有机试剂不利于环保。

另外，用于光催化的半导体纳米粒子粒径非常小，往往不利于回收利用， 造成光催化成本很高。由于碳纳米管尺寸小造价高，使用碳纳米管作为复合 材料的基体也不能解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中纳米二氧化锡/碳复合材料需要高温 煅烧或使用有机溶剂或制备过程复杂并且不利于回收的缺点，提供一种低温 条件下制备的利于回收的纳米二氧化锡和碳的复合材料及其制备方法。

本发明提供了一种二氧化锡和碳的复合材料，该复合材料含有纳米二氧 化锡和碳，其中，所述碳为碳纤维，所述纳米二氧化锡包覆在所述碳纤维表 面。

本发明还提供了一种二氧化锡和碳的复合材料的制备方法，其中，该方 法包括将表面氧化的碳纤维与碱性溶液接触，然后在碱性条件下与四氯化锡 接触。

本发明采用低温条件处理获得二氧化锡和碳纤维的复合材料，有效地避 免了高温处理对碳类材料和二氧化锡纳米粒子造成的不良影响。该方法工艺 简便，无溶剂污染，操作方便、成本低。制得的纳米粒子粒径小，而且不需 要进一步的温度处理就可以获得二氧化锡纳米粒子，在很大程度上节约了能 源的消耗。由于光催化的有效成份纳米二氧化锡附着在微米级尺寸的碳纤维 上，所以易于回收。该制备方法容易在大规模生产中应用，得到的二氧化锡 /碳纤维复合材料在光催化领域具有很大的应用前景。

附图说明

图1为实施例1使用的碳纤维的电子显微镜图；

图2为实施例1制得的包覆纳米二氧化锡的碳纤维的电子显微镜图。

具体实施方式

本发明提供的二氧化锡和碳的复合材料含有纳米二氧化锡和碳，所述碳 为碳纤维，所述纳米二氧化锡附着在所述碳纤维表面。

根据本发明提供的复合材料，其中，以复合材料的总重量为基准，纳米 二氧化锡的含量可以为30-70重量％；碳纤维的含量可以为30-70重量％。

所述纳米二氧化锡的粒径可以为20-40纳米；所述碳纤维的平均直径可 以为6-8微米，平均长度可以为1-10毫米，优选为2-5毫米。

本发明提供的二氧化锡和碳的复合材料的制备方法包括将表面氧化的 碳纤维与碱性溶液接触，然后在碱性条件下与四氯化锡接触。