三层复合纳米管材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米管材料技术领域，具体涉及一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]现有的常规污水处理方法对生物降解困难的有机挥发性物质的处理能力不足，且多伴随着较高能耗成本，令企业望而却步，甚至为利益铤而走险放弃污水处理工序。光催化技术是一种新型的污水处理技术，利用光生空穴的强氧化能力或间接产生的羟基自由基降解污染物，因其具有工艺简单，能耗低，成本低等特点而备受瞩目，尤其是其对有机废水、高强酸碱废水等具有较强的催化降解能力。
[0003]T12是一种宽带隙半导体材料，由于其具有氧化能力强、光照后不发生光腐蚀，催化活性高、化学稳定性好、来源广成本低、无毒无害等优点己经成为废水处理、空气净化以及杀菌等光催化领域研究较为深入的一种光催化材料。传统纳米T12的粉末颗粒的易失活，因而不利于长时间利用，循环特性差，易团聚而减少活性反应表面积，吸附能力差，颗粒细小难以回收利用等致命缺陷，其应用受到一定限制。
[0004]Sn02纳米线、纳米带、纳米管、纳米棒等一维纳米材料具有高的比表面积，具有较好的表面吸附特性和表面活性，使其表现出较好的导电性、气体敏感、氧化还原等特性。然而这些一维纳米材料的松散、无序性难以构建纳米器件、发挥其性能优势。
[0005]为了解决上述问题，提高光催化效率，通常对1102进行改性处理，如金属或非金属离子掺杂、光敏化、和其他半导体复合等。对于Ti02/ZnS复合材料，多数以颗粒状形貌存在，或以无规则分散的纳米管状存在形式，且多数是以ZnS颗粒附着在T12管外壁，在处理污水中很难回收，容易造成二次污染。因此，如何研发一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，使产品在处理污水中容易回收，制作过程中设备简单、操作容易、成本低及有利于大规模使用等特点，具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，得到的Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料，有利于增加催化剂的接触面积，以纳米管阵列形式存在，易于从处理污水中回收，有高灵敏度、高选择性和较低的气体浓度检测限，且稳定性好等优点。
[0007]本发明采取的技术方案为:
一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤为:
(1)配制含Sn水热液:按照重量比2:5取浓度为0.4-0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和质量百分比为40%的碱性溶液，混合均匀；
(2)制氧化硅前驱体纳米管:将硅片浸入到40%的氢氧化钠水溶液中进行刻蚀10-12min，再置于浓度为2_4mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩尔比1:3组成的混合液中，控制温度为55-65°C，反应40-50min，取出放置在温度为70_80°C的烘箱中干燥1.3-1.5 h ;
(3)配制改性T12:用多孔阳极氧化硅膜为模板，将阳极氧化钛模板浸入浓度1.5-1.7mol/L的TiF4水溶液，所配溶液中，控制温度为70_80°C，反应18_22min，使T1 2溶胶均匀沉积到阳极氧化硅模板的孔道中；
(4)制复合纳米管:制符合将步骤(2)中制得的氧化硅前驱体纳米管和步骤(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步骤(I)中的含Sn水热液中，在以聚四氟乙烯为内衬的水热釜中保持水热温度160-180°C，水热处理时间13-15h。
[0008]进一步的，所述步骤(I)中碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化I丐中的一种。
[0009]本发明的有益效果为:
本发明将硅片浸入到由SnCljP Na 2S203组成的混合溶液中，用SnO2修饰S1 2纳米管，由于二者的能带结构交叉效应，提高了电荷分离效率，改性打02和S1 2复配得到T1 JS12,拓宽了光响应范围，从而提高了太阳能利用率，最后通过含Sn水热液进行水热反应，得到的Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料，有利于增加催化剂的接触面积，以纳米管阵列形式存在，易于从处理污水中回收，有高灵敏度、高选择性和较低的气体浓度检测限，且稳定性好等优点。
【具体实施方式】
[0010]实施例1
一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤为:
(1)配制含Sn水热液:按照重量比2:5取浓度为0.4mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和质量百分比为40%的氢氧化钠溶液，混合均匀；
(2)制氧化硅前驱体纳米管:将硅片浸入到40%的氢氧化钠水溶液中进行刻蚀lOmin，再置于浓度为2mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩尔比1:3组成的混合液中，控制温度为55°C，反应50min，取出放置在温度为70°C的烘箱中干燥1.5 h ;
(3)配制改性T12:用多孔阳极氧化硅膜为模板，将阳极氧化钛模板浸入浓度1.5mol/L的TiFyK溶液，所配溶液中，控制温度为70°C，反应22min，使T1 2溶胶均匀沉积到阳极氧化硅模板的孔道中；
(4)制复合纳米管:制符合将步骤(2)中制得的氧化硅前驱体纳米管和步骤(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步骤(I)中的含Sn水热液中，在以聚四氟乙烯为内衬的水热釜中保持水热温度160°C，水热处理时间15h。
[0011]实施例2
一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤为:
(1)配制含Sn水热液:按照重量比2:5取浓度为0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和质量百分比为40%的氢氧化铝溶液，混合均匀；
(2)制氧化硅前驱体纳米管:将硅片浸入到40%的氢氧化钠水溶液中进行刻蚀llmin，再置于浓度为3mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩尔比1:3组成的混合液中，控制温度为60°C，反应45min，取出放置在温度为75°C的烘箱中干燥1.4 h ;
(3)配制改性T12:用多孔阳极氧化硅膜为模板，将阳极氧化钛模板浸入浓度1.6mol/L的TiFyK溶液，所配溶液中，控制温度为75°C，反应20min，使T1 2溶胶均匀沉积到阳极氧化硅模板的孔道中；
(4)制复合纳米管:制符合将步骤(2)中制得的氧化硅前驱体纳米管和步骤(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步骤(I)中的含Sn水热液中，在以聚四氟乙烯为内衬的水热釜中保持水热温度170°C，水热处理时间14h。
[0012] 实施例3
一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤为:
(1)配制含Sn水热液:按照重量比2:5取浓度为0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和质量百分比为40%的氢氧化钙溶液，混合均匀；
(2)制氧化硅前驱体纳米管:将硅片浸入到40%的氢氧化钠水溶液中进行刻蚀12min，再置于浓度为4mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩尔比1:3组成的混合液中，控制温度为65°C，反应40min，取出放置在温度为80°C的烘箱中干燥1.3 h ;
(3)配制改性T12:用多孔阳极氧化硅膜为模板，将阳极氧化钛模板浸入浓度1.7mol/L的TiFyK溶液，所配溶液中，控制温度为80°C，反应18min，使T1 2溶胶均匀沉积到阳极氧化硅模板的孔道中；
(4)制复合纳米管:制符合将步骤(2)中制得的氧化硅前驱体纳米管和步骤(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步骤(I)中的含Sn水热液中，在以聚四氟乙烯为内衬的水热釜中保持水热温度180°C，水热处理时间13h。
【主权项】
1.一种Ti02/Si02/ Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤为: (1)配制含Sn水热液:按照重量比2:5取浓度为0.4-0.5mol/LNa2Sn03 -3H20的乙醇溶液和质量百分比为40%的碱性溶液，混合均匀； (2)制氧化硅前驱体纳米管:将硅片浸入到40%的氢氧化钠水溶液中进行刻蚀10-12min，再置于浓度为2_4mol/L由SnCljP Na2S2O3按照摩尔比1:3组成的混合液中，控制温度为55-65°C，反应40-50min，取出放置在温度为70_80°C的烘箱中干燥1.3-1.5 h ; (3)配制改性T12:用多孔阳极氧化硅膜为模板，将阳极氧化钛模板浸入浓度1.5-1.7mol/L的TiF4水溶液，所配溶液中，控制温度为70_80°C，反应18_22min，使T1 2溶胶均匀沉积到阳极氧化硅模板的孔道中； (4)制复合纳米管:制符合将步骤(2)中制得的氧化硅前驱体纳米管和步骤(3)中的改性T12按照重量比3:5混合，至于步骤(I)中的含Sn水热液中，在以聚四氟乙烯为内衬的水热釜中保持水热温度160-180°C，水热处理时间13-15h。2.根据权利要求1所述一种Ti02/Si02/Sn02三层复合纳米管材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钙中的一种。
【专利摘要】本发明公开了一种TiO2/SiO2/SnO2三层复合纳米管材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤为：（1）配制含Sn水热液；（2）制氧化硅前驱体纳米管；（3）配制改性TiO2；（4）制复合纳米管。将硅片浸入到由SnCl2和Na2S2O3组成的混合溶液中，用SnO2修饰SiO2纳米管，由于二者的能带结构交叉效应，提高了电荷分离效率，改性TiO2和SiO2复配得到TiO2/SiO2，拓宽了光响应范围，从而提高了太阳能利用率，最后通过含Sn水热液进行水热反应，得到的TiO2/SiO2/SnO2三层复合纳米管材料，有利于增加催化剂的接触面积，以纳米管阵列形式存在，易于从处理污水中回收，有高灵敏度、高选择性和较低的气体浓度检测限，且稳定性好等优点。
【IPC分类】B01J23/14
【公开号】CN105709716
【申请号】CN201410722176
【发明人】王祖刚
【申请人】青岛清泉生物科技有限公司