[发明专利]一种二氧化钛/二氧化锡复合光催化剂材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂材料领域，具体涉及一种二氧化钛/二氧化锡复合光催化剂材料的制备方法。

背景技术

光催化氧化技术是一种新型的废水处理技术，具有处理效率高、工艺设备简单、循环寿命长、操作条件易控制、非选择性地降解有机污染物、无二次污染、绿色无污染等优点，光催化技术的诞生，开创了染料废水降解的新局面。是近年来发展起来的新型废水处理技术。当今世界各国都十分关注光催化技术的发展，分别投入大量的人力物力对其进行研发。

二氧化锡是一种典型的n型半导体金属氧化物，因其对某些气体特殊的敏感性，导电和透光性，光催化活性，成为制备气敏元件，透明电极和处理污水的催化剂的理想材料，这就使其在工业生产和科研领域等方面有着非常广泛的应用，例如：在气体传感器、储存材料、电极材料、太阳能电池以及锂离子电池等方面都有着广泛的应用。

二氧化钛无毒，难溶，光化学和化学稳定性，并且成本低廉，具有较高的实用价值，是被研究最多的一种半导体光催化剂，近年来，有关二氧化钛等半导体光催化剂治理环境污染的研究得到极大的关注，已成为目前国内外环境治理领域的一个热点。但二氧化钛被用作光催化剂面临两大关键问题，一是由于二氧化钛带隙值(3.2eV)比较宽，只能被紫外光(波长小于387nm)所激发，而到达地球表面的紫外光辐射只占太阳辐射到地球上的光谱的4％左右，因此二氧化钛利用太阳能的效率比较低；二是其光生电子和空穴的复合速率较快、量子效率比较低。为充分利用绿色无污染的太阳能，提高TiO₂的光催化活性，需对其进行改性，并研究新型多功能的光催化剂，近些年来,国内外的研宄人员在二氧化钛的复合以及新型复合半导体可见光催化剂的研制进行大量实验工作,并且取得了巨大的进展。研究表明,过渡金属离子掺杂、贵金属修饰、染料敏化和复合半导体等方法均能提高二氧化钛的光催化活性，其中复合半导体被认为是一种非常有效的催化剂，利用能隙不同但又相近的两种半导体的复合，不仅可以使光生载流子在不同能级半导体之间输运，而且还能得到有效分离，延长载流子寿命，提高量子效率，从而提高催化剂的光催化活性。

二氧化锡在室温下带隙为3.6eV，与二氧化钛能级匹配。将二氧化锡与二氧化钛进行复合，使二氧化钛表面的光生电子向二氧化锡转移，不仅可以提高其光生电子和空穴的分离效果，而且会减少复合几率，从而大大提高光催化活性。二氧化钛/二氧化锡复合材料用于光催化降解污染物已有多年的研究，如Shietal.(CeramicsInternational，2014，40，10383-10393)通过水/油相分离的静电纺丝技术，合成高空隙的二氧化锡/二氧化钛复合纳米纤维材料；VagnerR.deMendoncaetal.(AppliedSurfaceScience，2014，298，182-191)通过水解溶胶-凝胶和聚合物前体方法，合成二氧化钛/二氧化锡异质结构用于降解罗丹明B；Wangetal.(Inorg.Chem.，2009，48，7261-7268)通过静电纺丝和纳米结构的水热增长技术，合成分层二氧化锡/二氧化钛复合纳米结构；Zhangetal.(JournalofHazardousMaterials，2009，171，294-300)通过原位溶胶-凝胶技术，合成凹凸棒石状二氧化钛/二氧化锡纳米复合材料；KyunAhnetal.(CurrentAppliedPhysics，2016，16，251-260)通过水热法合成二氧化钛/二氧化锡中空多层纳米纤维；Yuanetal.(Catal.Commun.，2015，60，129-133)通过两步液相沉积法合成二氧化钛/二氧化锡双壳空心球；Huangetal.(JournalofAlloysandCompounds，2010.55，6973)采用溶胶-水热法合成二氧化钛/二氧化锡纳米复合材料等；这些二氧化钛/二氧化锡复合材料均表现出良好的光催化性能。但通过一步水热合成二氧化锡纳米颗粒镶嵌二氧化钛纳米球，并用于光催化降解甲基橙染料还未见报道。

发明内容

本发明解决的问题是：提供一种二氧化钛/二氧化锡复合光催化剂材料的制备方法，该方法简便，环保，成本低，且材料具有良好的光催化性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种二氧化钛/二氧化锡复合光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将四氯化锡加入到混合溶剂中，搅拌至其完全溶解，所述混合溶剂为去离子水和乙醇的混合溶液；

(2)在磁力搅拌下向步骤(1)的溶液中加入二氧化钛，经超声处理后，继续搅拌至其充分混匀；