[发明专利]二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，特别是涉及一种二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法。

背景技术

二氧化锡和三氧化二铁作为两种重要的氧化物半导体材料，其带隙宽度分别为约2.0 eV和3.6 eV，使其在光催化、气敏传感器和锂电池等领域具有广泛的应用。理论计算和实验表明二者所形成的二氧化锡/三氧化二铁异质结构比单组分的三氧化二铁或二氧化锡具有更加优异的光催化和气敏等性能。这是因为单组分的三氧化二铁带隙较窄，可以吸收可见光，但是其价带空穴的氧化能力低；而二氧化锡虽然价带空穴的氧化能力较强，但是由于其带隙较宽(3.8 eV)却只能吸收光波长的范围较窄，因而只能吸收波长较短的紫外光(波长小于330 nm)，对太阳能的利用率很低，严重制约了其实际应用。而如果通过这两种半导体的复合可提高光催化剂的效率，抑制光生电子空穴对的再复合并且可以扩大光催化剂的光吸收范围。把两者的性能优点结合起来，便能形成一种性能优异的催化材料。

复合的半导体异质结构是将两种或两种以上具有不同能带结构的半导体以某种方式结合在一起，形成复合的异质结构。由于二氧化锡和三氧化二铁所形成异质结构界面处导带电位的差异，能够使光生电子和空穴得以有效的分离，从而提高光催化剂的光利用效率 (ACS Nano, 2010, 4:681-688)。相关报道所制备的二氧化锡/三氧化二铁异质结构都是微米或纳米级的粉体，而粉体作为光催化剂的缺点是回收较困难，且工艺较复杂。然而，鲜见将二氧化锡纳米材料复合到三氧化二铁纳米棒阵列上的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种操作简单，易于回收的二氧化锡纳米线修饰三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法。

本发明所采用的技术方案如下：

二氧化锡纳米线修饰三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其实现通过如下步骤：

步骤1：将清洗基底材料去除其表面的有机物并晾干，配制含有0.05~0.1 mol/L三氯化铁以及0.05~0.1 mol/L硫酸钠的混合溶液A，将所述混合溶液A加入到水热反应釜中，而后将所述基底材料加入到水热反应釜中的混合溶液A中，在100~120℃下反应8~12小时，即可在所述基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列；

步骤2：将在步骤1得到的表面生长有针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列的所述基底材料取出用去离子水清洗三次后移到箱式电阻炉中，在400~450℃下保温1~2小时，即可在基底材料表面形成一层排列有序的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列；

步骤3：将在步骤2得到的表面生长有三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列的基底材料放入到含有0.01~0.02 M四氯化锡以及0.25~0.5 M氢氧化钠的混合溶液B中，将放置有三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列的所述混合溶液B加入到水热反应釜中，在200~220℃下反应1~3小时，取出反应后的基底材料清洗并干燥，即可在基底材料表面得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列。

进一步的，在步骤1前将所述基底材料的表面氧化物打磨光滑平整。

进一步的，在步骤1中使用无水乙醇对基底材料表面的有机物进行清洗。

进一步的，所述水热反应釜为有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜。

进一步的，所述基底材料为硅片、导电玻璃或稳定金属中的任一种。

进一步的，所配置的混合溶液A中必须同时含有0.05~0.1 mol/L三氯化铁以及0.05~0.1 mol/L硫酸钠，经过水热反应后才能在所述基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列。

进一步的，改变反应时间，能够对二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列中二氧化锡SnO₂的含量进行控制。

本发明的有益效果是：