三層復(fù)合納米管材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米管材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的常規(guī)污水處理方法對生物降解困難的有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)的處理能力不足，且多伴隨著較高能耗成本，令企業(yè)望而卻步，甚至為利益鋌而走險(xiǎn)放棄污水處理工序。光催化技術(shù)是一種新型的污水處理技術(shù)，利用光生空穴的強(qiáng)氧化能力或間接產(chǎn)生的羥基自由基降解污染物，因其具有工藝簡單，能耗低，成本低等特點(diǎn)而備受矚目，尤其是其對有機(jī)廢水、高強(qiáng)酸堿廢水等具有較強(qiáng)的催化降解能力。
[0003]T12是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，由于其具有氧化能力強(qiáng)、光照后不發(fā)生光腐蝕，催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、來源廣成本低、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)己經(jīng)成為廢水處理、空氣凈化以及殺菌等光催化領(lǐng)域研究較為深入的一種光催化材料。傳統(tǒng)納米T12的粉末顆粒的易失活，因而不利于長時(shí)間利用，循環(huán)特性差，易團(tuán)聚而減少活性反應(yīng)表面積，吸附能力差，顆粒細(xì)小難以回收利用等致命缺陷，其應(yīng)用受到一定限制。
[0004]Sn02納米線、納米帶、納米管、納米棒等一維納米材料具有高的比表面積，具有較好的表面吸附特性和表面活性，使其表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性、氣體敏感、氧化還原等特性。然而這些一維納米材料的松散、無序性難以構(gòu)建納米器件、發(fā)揮其性能優(yōu)勢。
[0005]為了解決上述問題，提高光催化效率，通常對1102進(jìn)行改性處理，如金屬或非金屬離子摻雜、光敏化、和其他半導(dǎo)體復(fù)合等。對于Ti02/ZnS復(fù)合材料，多數(shù)以顆粒狀形貌存在，或以無規(guī)則分散的納米管狀存在形式，且多數(shù)是以ZnS顆粒附著在T12管外壁，在處理污水中很難回收，容易造成二次污染。因此，如何研發(fā)一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，使產(chǎn)品在處理污水中容易回收，制作過程中設(shè)備簡單、操作容易、成本低及有利于大規(guī)模使用等特點(diǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，得到的Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料，有利于增加催化劑的接觸面積，以納米管陣列形式存在，易于從處理污水中回收，有高靈敏度、高選擇性和較低的氣體濃度檢測限，且穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟為:
(1)配制含Sn水熱液:按照重量比2:5取濃度為0.4-0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和質(zhì)量百分比為40%的堿性溶液，混合均勻；
(2)制氧化硅前驅(qū)體納米管:將硅片浸入到40%的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行刻蝕10-12min，再置于濃度為2_4mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩爾比1:3組成的混合液中，控制溫度為55-65°C，反應(yīng)40-50min，取出放置在溫度為70_80°C的烘箱中干燥1.3-1.5 h ;
(3)配制改性T12:用多孔陽極氧化硅膜為模板，將陽極氧化鈦模板浸入濃度1.5-1.7mol/L的TiF4水溶液，所配溶液中，控制溫度為70_80°C，反應(yīng)18_22min，使T1 2溶膠均勻沉積到陽極氧化硅模板的孔道中；
(4)制復(fù)合納米管:制符合將步驟(2)中制得的氧化硅前驅(qū)體納米管和步驟(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步驟(I)中的含Sn水熱液中，在以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的水熱釜中保持水熱溫度160-180°C，水熱處理時(shí)間13-15h。
[0008]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鋁、氫氧化I丐中的一種。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明將硅片浸入到由SnCljP Na 2S203組成的混合溶液中，用SnO2修飾S1 2納米管，由于二者的能帶結(jié)構(gòu)交叉效應(yīng)，提高了電荷分離效率，改性打02和S1 2復(fù)配得到T1 JS12,拓寬了光響應(yīng)范圍，從而提高了太陽能利用率，最后通過含Sn水熱液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到的Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料，有利于增加催化劑的接觸面積，以納米管陣列形式存在，易于從處理污水中回收，有高靈敏度、高選擇性和較低的氣體濃度檢測限，且穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟為:
(1)配制含Sn水熱液:按照重量比2:5取濃度為0.4mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和質(zhì)量百分比為40%的氫氧化鈉溶液，混合均勻；
(2)制氧化硅前驅(qū)體納米管:將硅片浸入到40%的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行刻蝕lOmin，再置于濃度為2mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩爾比1:3組成的混合液中，控制溫度為55°C，反應(yīng)50min，取出放置在溫度為70°C的烘箱中干燥1.5 h ;
(3)配制改性T12:用多孔陽極氧化硅膜為模板，將陽極氧化鈦模板浸入濃度1.5mol/L的TiFyK溶液，所配溶液中，控制溫度為70°C，反應(yīng)22min，使T1 2溶膠均勻沉積到陽極氧化硅模板的孔道中；
(4)制復(fù)合納米管:制符合將步驟(2)中制得的氧化硅前驅(qū)體納米管和步驟(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步驟(I)中的含Sn水熱液中，在以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的水熱釜中保持水熱溫度160°C，水熱處理時(shí)間15h。
[0011]實(shí)施例2
一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟為:
(1)配制含Sn水熱液:按照重量比2:5取濃度為0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和質(zhì)量百分比為40%的氫氧化鋁溶液，混合均勻；
(2)制氧化硅前驅(qū)體納米管:將硅片浸入到40%的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行刻蝕llmin，再置于濃度為3mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩爾比1:3組成的混合液中，控制溫度為60°C，反應(yīng)45min，取出放置在溫度為75°C的烘箱中干燥1.4 h ;
(3)配制改性T12:用多孔陽極氧化硅膜為模板，將陽極氧化鈦模板浸入濃度1.6mol/L的TiFyK溶液，所配溶液中，控制溫度為75°C，反應(yīng)20min，使T1 2溶膠均勻沉積到陽極氧化硅模板的孔道中；
(4)制復(fù)合納米管:制符合將步驟(2)中制得的氧化硅前驅(qū)體納米管和步驟(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步驟(I)中的含Sn水熱液中，在以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的水熱釜中保持水熱溫度170°C，水熱處理時(shí)間14h。
[0012] 實(shí)施例3
一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟為:
(1)配制含Sn水熱液:按照重量比2:5取濃度為0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和質(zhì)量百分比為40%的氫氧化鈣溶液，混合均勻；
(2)制氧化硅前驅(qū)體納米管:將硅片浸入到40%的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行刻蝕12min，再置于濃度為4mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩爾比1:3組成的混合液中，控制溫度為65°C，反應(yīng)40min，取出放置在溫度為80°C的烘箱中干燥1.3 h ;
(3)配制改性T12:用多孔陽極氧化硅膜為模板，將陽極氧化鈦模板浸入濃度1.7mol/L的TiFyK溶液，所配溶液中，控制溫度為80°C，反應(yīng)18min，使T1 2溶膠均勻沉積到陽極氧化硅模板的孔道中；
(4)制復(fù)合納米管:制符合將步驟(2)中制得的氧化硅前驅(qū)體納米管和步驟(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步驟(I)中的含Sn水熱液中，在以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的水熱釜中保持水熱溫度180°C，水熱處理時(shí)間13h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Ti02/Si02/ Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟為: (1)配制含Sn水熱液:按照重量比2:5取濃度為0.4-0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和質(zhì)量百分比為40%的堿性溶液，混合均勻； (2)制氧化硅前驅(qū)體納米管:將硅片浸入到40%的氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行刻蝕10-12min，再置于濃度為2_4mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩爾比1:3組成的混合液中，控制溫度為55-65°C，反應(yīng)40-50min，取出放置在溫度為70_80°C的烘箱中干燥1.3-1.5 h ; (3)配制改性T12:用多孔陽極氧化硅膜為模板，將陽極氧化鈦模板浸入濃度1.5-1.7mol/L的TiF4水溶液，所配溶液中，控制溫度為70_80°C，反應(yīng)18_22min，使T1 2溶膠均勻沉積到陽極氧化硅模板的孔道中； (4)制復(fù)合納米管:制符合將步驟(2)中制得的氧化硅前驅(qū)體納米管和步驟(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步驟(I)中的含Sn水熱液中，在以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的水熱釜中保持水熱溫度160-180°C，水熱處理時(shí)間13-15h。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種Ti02/Si02/Sn02三層復(fù)合納米管材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鋁、氫氧化鈣中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種TiO2/SiO2/SnO2三層復(fù)合納米管材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟為：（1）配制含Sn水熱液；（2）制氧化硅前驅(qū)體納米管；（3）配制改性TiO2；（4）制復(fù)合納米管。將硅片浸入到由SnCl2和Na2S2O3組成的混合溶液中，用SnO2修飾SiO2納米管，由于二者的能帶結(jié)構(gòu)交叉效應(yīng)，提高了電荷分離效率，改性TiO2和SiO2復(fù)配得到TiO2/SiO2，拓寬了光響應(yīng)范圍，從而提高了太陽能利用率，最后通過含Sn水熱液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到的TiO2/SiO2/SnO2三層復(fù)合納米管材料，有利于增加催化劑的接觸面積，以納米管陣列形式存在，易于從處理污水中回收，有高靈敏度、高選擇性和較低的氣體濃度檢測限，且穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B01J23/14
【公開號】CN105709716
【申請?zhí)枴緾N201410722176
【發(fā)明人】王祖剛
【申請人】青島清泉生物科技有限公司