纳米异质结构光催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及光催化材料技术领域，具体地，涉及一种纳米异质结构光催化剂及其制备方法。

背景技术：

光催化是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合。在全球环境污染日趋严重及能源短缺的今天，光催化降解有机物和光催化分解水制氢是近年来发展起来的一种节能、高效绿色环保新技术。

二氧化钛作为一种性能稳定高效光催化剂，具有价格低廉，化学性质稳定，无毒无腐蚀等优点，使其成为目前研究最为深入和广泛的半导体材料之一。但是其作为新功能材料的研发，也面临很多局限性，如催化效率不高、或者催化剂失活等。

基于此，开发和构建新型异质结构已成为目前获得高性能光催化材料的重要手段。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种纳米异质结构光催化剂及其制备方法，以提高催化剂的光催化效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种纳米异质结构光催化剂，该光催化剂包括氮掺杂二氧化钛纳米管，以及负载在氮掺杂二氧化钛纳米管表面上的四氧化三锡纳米片，且所述光催化剂中氮掺杂二氧化钛纳米管与四氧化三锡纳米片的摩尔比为(2-4)：1。

同时，在本发明中还提供了一种纳米异质结构光催化剂的制备方法，该 制备方法包括：将氮掺杂二氧化钛纳米管分散在锡前驱体溶液中，得到分散液；加热处理所述分散液，以在所述氮掺杂二氧化钛纳米管的外表面液相生长四氧化三锡纳米片，并使得所制备的光催化剂中氮掺杂二氧化钛纳米管与四氧化三锡纳米片的摩尔比为(2-4)：1。

本发明所提供的这种纳米异质结构光催化剂及其制备方法，通过将能够吸收紫外光的氮掺杂二氧化钛纳米管和能够吸收可见光的四氧化三锡纳米片结合在一起以增强所制备的催化剂的光催化效率，并通过在氮掺杂二氧化钛纳米管的表面上负载四氧化三锡纳米片，利用不同物质间的晶格接触形成异质结结构，使得该催化剂既可以降低光生载流子的复合，又能够扩增催化剂对可见光的响应，进而进一步提高所制备的催化剂的光催化效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施例1制备的纳米异质结构光催化剂的X-射线衍射(XRD)图谱；

图2是根据本发明实施例1制备的纳米异质结构光催化剂的扫描电镜(SEM)照片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

正如背景技术部分所介绍的，现有技术中存在光催化剂的催化效率不高 的现状。为了在一定程度上改变这一现状，在本发明中提供了一种新型纳米异质结构光催化剂。该光催化剂包括氮掺杂二氧化钛纳米管，以及负载在所述氮掺杂二氧化钛纳米管表面上的四氧化三锡纳米片，且所述光催化剂中氮掺杂二氧化钛纳米管与负载在所述氮掺杂二氧化钛纳米管表面上的四氧化三锡纳米片的摩尔比为(2-4)：1。

本发明所提供的这种纳米异质结构光催化剂，通过将能够吸收紫外光的氮掺杂二氧化钛纳米管和能够吸收可见光的四氧化三锡纳米片结合在一起以增强催化剂的光催化效率，并通过在氮掺杂二氧化钛纳米管的表面上负载四氧化三锡纳米片，利用不同物质间的晶格接触形成异质结结构，使得该催化剂既可以降低光生载流子的复合，又能够扩增催化剂对可见光的响应，进而进一步提高催化剂的光催化效率。

同时，在上述光催化剂中将氮掺杂二氧化钛纳米管与四氧化三锡纳米层的摩尔比限定在(2-4)：1的范围内，有利于形成更为稳定的纳米异质结构，有利于提高本发明光催化剂的活性，延长本发明光催化剂的使用过程中的失活周期。

根据本发明上述光催化剂，优选地，氮掺杂二氧化钛纳米管中氮的掺杂量为1重量％-4重量％，即以重量百分含量计，氮掺杂二氧化钛纳米管中氮的含量占氮掺杂二氧化钛纳米管总重量的1重量％-4重量％。将氮掺杂二氧化钛纳米管中氮的掺杂量限定在上述范围内有利于在不破坏二氧化钛的晶格结构的情况下，增强二氧化钛的光吸收光谱，进而有利于提高催化剂的光催化效率。

根据本发明上述光催化剂，对于不同组分的尺寸(例如直径或厚度)并没有特殊要求，只要同时含有氮掺杂二氧化钛纳米管与四氧化三锡纳米片，且形成异质结结构就能够提高相应催化剂的光催化效果。

优选地，在上述光催化剂中氮掺杂二氧化钛纳米管的外径为200-400nm， 管壁厚度为10-30nm；优选地，四氧化三锡纳米片的单片面积为400-2000nm²，厚度为5-10nm，且由负载在所述氮掺杂二氧化钛纳米管表面的四氧化三锡纳米片形成的材料层的径向厚度为20-100nm。将氮掺杂二氧化钛纳米管的直径、厚度，以及四氧化三锡纳米片的面积、厚度限定在上述范围内有利于在使催化剂形成纳米异质结构的情况下，增加催化剂的比表面积，进而有利于提高催化剂的光催化效率。

同时，在本发明中还提供了一种纳米异质结构光催化剂的制备方法，该制备方法包括：将氮掺杂二氧化钛纳米管分散在锡前驱体溶液中，得到分散液；加热处理所述分散液，以在所述氮掺杂二氧化钛纳米管的外表面液相生长四氧化三锡纳米片，并使得所制备的光催化剂中氮掺杂二氧化钛纳米管与四氧化三锡纳米片的摩尔比为(2-4)：1。

本发明所提供的这种方法步骤简单，容易操作，适用于大规模的工业化生产，且通过在氮掺杂二氧化钛纳米管的表面上液相生长四氧化三锡纳米片利用不同物质间的晶格接触形成异质结结构，使得该催化剂既可以降低光生载流子的复合，同时通过将能够吸收紫外光的氮掺杂二氧化钛纳米管和能够吸收可见光的四氧化三锡纳米片结合在一起有利于增强催化剂的光催化效率。

根据本发明上述制备方法，对于分散液中氮掺杂二氧化钛纳米管和锡前驱体溶液的用量并没有特殊要求，只要所制备的光催化剂中氮掺杂二氧化钛纳米管与四氧化三锡纳米片的摩尔比为(2-4)：1即可。在实际操作中，在加热处理所述分散液的过程中，锡前驱体溶液中锡往往无法全部形成附着在氮掺杂二氧化钛纳米管表面的四氧化三锡，而附着在氮掺杂二氧化钛纳米管表面的四氧化三锡的量一般为理论添加量的45mol％-55mol％。为了获得满足上述摩尔比要求的光催化剂，在本发明中优选所述分散液中所述氮掺杂二氧化钛纳米管以二氧化钛计，所述锡前驱体溶液以四氧化三锡计的摩尔比为 (1-2)：1。

根据本发明上述制备方法，对于加热处理所述分散液的应条件并没有特殊要求，只要能够生长所需四氧化三锡纳米片即可，在本发明中优选加热处理所述分散液的步骤中，加热处理的条件包括：密封环境150-200℃温度下，反应10-18h。

根据本发明上述制备方法，氮掺杂二氧化钛纳米管可以是市售产品，也可以是自制产品。对于自制产品而言，氮掺杂二氧化钛纳米管的制备方法可以参照本领域的常规技术手段。在本发明的一种优选实施方式中，上述氮掺杂二氧化钛纳米管的制备方法包括：在搅拌条件下，将聚乙烯吡咯烷酮与含氮的二氧化钛前驱体溶液接触，反应得到混合溶液；将所述混合溶液加入注射器内(优选使用直径为0.6-1.0的针头)进行静电纺丝处理(优选收集器与针头的距离为25cm，电压为22kv)，获得纳米丝；烧结处理所述纳米丝，得到所述氮掺杂二氧化钛纳米管。

在上述制备氮掺杂二氧化钛纳米管的步骤中，对于搅拌条件和烧结处理条件并没有特殊的要求，只要能够制备出所需尺寸的氮掺杂二氧化钛纳米管即可。在本发明一种优选实施方式中，搅拌时间为8-20h；烧结处理的温度为500-600℃，时间为1-3h。

在上述制备氮掺杂二氧化钛纳米管的步骤中，优选含氮的钛前驱体溶液是由钛源、氮源、第一有机溶剂和可选的机械泵油混合搅拌形成的溶液。其中，含氮的钛前驱体溶液中钛源以二氧化钛计和所述氮源以氮计的重量比为4-19:1，将两者按照该比例混合以便于制备出氮的掺杂量为1重量％-4重量％的氮掺杂二氧化钛纳米管。

在上述制备氮掺杂二氧化钛纳米管的步骤中，对于机械泵油、第一有机溶剂与二氧化钛源的用量，以及聚乙烯吡咯烷酮与第一溶剂的重量比参照本领域的常规选择即可，例如机械泵油与第一溶剂的比为1:(2-3)；第一有机 溶剂与钛源的重量比可以为(1.5-5):1；聚乙烯吡咯烷酮与第一溶剂的重量比可以为1:(6-10)。

在本发明中对于第一有机溶剂并没有特殊要求，只要易于挥发即可。在本发明中可以使用的第一有机溶剂包括但不限于乙醇、乙酰丙酮和醋酸中的一种或多种，更优选地，所述第一有机溶剂为乙醇、乙酰丙酮和醋酸重量比为1:(0.3-0.8):(3-5)的混合物。将乙醇、乙酰丙酮和醋酸按上述质量比配置形成有机溶剂不但互溶性较好，便于原料的混合，而且容易挥发去除。

在本发明中对于钛源和氮源并没有特殊要求，只要经过反应能够获得氮掺杂二氧化钛纳米管即可。其中可以使用的钛源包括但不限于钛酸四丁酯或钛酸异丙酯，可以使用的氮源包括但不限于尿素、三聚氰胺或双氰胺。

在上述制备方法中用于生成四氧化三锡纳米片的锡前驱体是由锡源、柠檬酸盐、第二有机溶剂和可选的碱性物质混合形成的pH为5-6.5的混合溶液。

在本发明中对于锡源、柠檬酸盐以及碱并没有特殊要求，只要经过反应能够获得四氧化三锡纳米层即可。其中可以使用的锡源包括但不限于为SnCl·H₂O，可以使用柠檬酸盐包括但不限于为柠檬酸钠或柠檬酸钾，可以使用的碱性材料包括但不限于为氢氧化钠或氢氧化钾。

在本发明中对于第二溶剂并没有特殊要求，只要能够溶解锡源，且对于反应不产生副作用即可。可以使用的第二溶剂包括但不限于(去离子)水或(去离子)水与乙醇甲醇的混合物。

以下将结合具体实施例1至7和对比例1至5进一步说明本发明的有益效果。

在如下实施例中“N-TiO₂”为氮掺杂二氧化钛，N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂表示的是四氧化三锡(Sn₃O₄)负载在氮掺杂二氧化钛(N-TiO₂) 纳米管表面上所形成的纳米异质结构光催化剂。

实施例1：

(一)N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的制备方法包括以下步骤：

①将6g乙醇，3g乙酰丙酮，4.95g钛酸四丁酯，0.134g尿素与19g醋酸和10g机械泵油混合搅拌6h，得含氮二氧化钛前驱体溶液，然后加入1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝1300000)，继续搅拌12h。将1ml的前述混合溶液放入5ml的注射器内进行静电纺丝(所使用的针头直径为0.8mm，收集器与针头的距离为25cm，电压为22kV)。然后将静电纺丝的产物放在550℃下煅烧2h，得到外径为200±10nm，厚度为20±2nm，且氮掺杂量为1重量％的N-TiO₂纳米管；

②将0.270gSnCl₂·2H₂O和0.882g柠檬酸钠溶解于75ml的去离子水中，并用氢氧化钠调节pH值到5.5，得锡前驱体。称取步骤①得到的N-TiO₂纳米管0.032g，并分散于锡前驱体溶液中，然后将溶液放入100ml的反应釜中，密封水热反应釜，将其放入干燥箱中，使水热温度控制在180℃，反应时间为12h，反应结束后自然冷却到室温，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，然后抽滤，干燥，得到Sn₃O₄纳米片的单片面积为2000±200nm²，厚度为10±2nm，且由Sn₃O₄纳米片形成的材料层的径向厚度为50±5nm的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂。

(二)上述所制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的检测

(1)X射线衍射测试

测试仪器：德国布鲁克D8X-射线衍射仪分析。

测试结果：如图1所示。图1示出了根据本发明实施例1制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的X-射线衍射(XRD)图谱，其中◆表示Sn₃O₄，●表示TiO₂。

在图1中a为TiO₂的X-射线衍射(XRD)图谱，b为N-TiO₂的X-射线 衍射(XRD)图谱，c为实施例1所制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的X-射线衍射(XRD)图谱，d为Sn₃O₄的X-射线衍射(XRD)图谱。由图1中c可以看出，其中实施例1所制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂中同时含有Sn₃O₄和TiO₂。

(2)显微观察

观察仪器：日本日立公司生产S4800型扫描电子显微镜和美国FEI生产的场发射透射电子显微镜Tecnai G2 F20。

观察结果：如图2所示。在图2中(a)和(b)为氮掺杂TiO₂纳米管的扫描电镜(SEM)照片，(c)和(d)为四氧化三锡纳米片的扫描电镜(SEM)照片，(e)和(f)为根据本发明实施例1的制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的扫描电镜(SEM)照片。

对比图2中(a)至(f)中的扫描电镜(SEM)照片可知，通过实施例1中方法所制备光催化剂中确实同时含有N-TiO₂纳米管和四氧化三锡纳米片，且四氧化三锡纳米片负载在所述氮掺杂TiO₂纳米管的表面上。由此可见，采用实施例1中方法确实形成了本发明所需的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂。

对比例1至5

对比例1：TiO₂纳米管光催化剂。

制备方法参照实施例1中N-TiO₂纳米管的制备方法，区别在于，不加入氮源。

对比例2：N-TiO₂纳米管光催化剂。

制备方法参照实施例1中N-TiO₂纳米管的制备方法。

对比例3：氧化三锡纳米片光催化剂。

制备方法参照实施例1，区别在于，不包括将N-TiO₂纳米管分散在锡前驱体溶液中的步骤。

对比例4：Sn₃O₄/TiO₂纳米异质结构光催化剂。

制备方法参照实施例1，区别在于，步骤②中，将0.270gSnCl₂·2H₂O和0.882g柠檬酸钠溶解于75ml的去离子水中，并用氢氧化钠调节pH值到5.5，得锡前驱体。称取步骤①得到的N-TiO₂纳米管0.064g，并分散于锡前驱体溶液中，得到Sn₃O₄纳米片的单片面积为2000±300nm²，厚度为10±2nm，且由Sn₃O₄纳米片形成的材料层的径向厚度为60±5nm的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂，且所制备的纳米异质结构光催化剂中N-TiO₂纳米管和Sn₃O₄纳米片之间的摩尔比为1:1。

对比例5：附着四氧化三锡纳米片的二氧化钛纳米带光催化剂。

制备方法如下：称取0.2g的二氧化钛P25粉末分散于20mL10mol/L的氢氧化钠溶液中，超声、搅拌各1h后，转入25mL的反应釜中，于200℃下反应72h；反应完毕后自然冷却，产物用水洗至中性，并于60℃下干燥12h；将干燥后的产物按二氧化钛与硫酸重量比10:1分散在0.02mol/L的硫酸溶液中，于100℃下反应12h，待反应完毕后，固体产物水洗并于60℃下干燥12h，然后在600℃下煅烧2h，得到厚度为20±3nm前驱体二氧化钛纳米带。

②将步骤①得到酸腐蚀的二氧化钛纳米带为前驱体，按钛与锡元素摩尔比1:3称取二氧化钛纳米带，加入25mL含5mmol二水氯化亚锡(SnCl₂·2H₂O)的水溶液中，搅拌10min，然后加入10mmol二水柠檬酸钠(Na₃C₆H₅O₇·2H₂O)和0.25mmol氢氧化钠，搅拌1h，得到钛-锡复合前驱体溶液；

③前驱体溶液转移至50mL的反应釜内，在180℃下反应12h；

④待反应釜自然冷却至室温，取出产物，用水和酒精分别过滤洗涤3～5次，并于70℃下干燥12h，即得附着鱼鳞状四氧化三锡的二氧化钛纳米带光催化复合材料(二氧化钛纳米带与四氧化三锡的摩尔比为2：1)。

实施例2至4

制备方法参照实施例1，所制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂与实施例1之间的区别如表1所示。其中：

在本发明中所制备N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂中N-TiO₂纳米管的直径、厚度，以及四氧化三锡纳米层的厚度通过在制备过程中控制反应参数和原料比例得到，并通过透射电镜(TEM)照片测定。

在本发明中所制备N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质光催化剂中各层的重量通过控制制备过程中各原料的比例得到，并通过称重，及计算重量差的方式检测。

表1.

*表1中M为N-TiO₂纳米管和Sn₃O₄纳米片之间的摩尔比。

实施例6

N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的制备方法包括以下步骤：

①将6g乙醇，4.5g乙酰丙酮，4.95g钛酸四丁酯，0.134g尿素与18g醋 酸和10g机械泵油混合搅拌4h，得含氮二氧化钛前驱体溶液，然后加入1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝1300000)，继续搅拌8h。将1ml的前述溶液放入5ml的注射器内进行静电纺丝(所使用的针头直径为0.8mm，收集器与针头的距离为25cm，电压为22kV)。最后将产物放在500℃下煅烧3h，得到外径为350±15nm，厚度为30±3nm，且氮掺杂量为5％的N-TiO₂纳米管；

②将0.270g SnCl₂·2H₂O和0.882g柠檬酸钠溶解于75ml的去离子水中，并用氢氧化钠调节pH值到5，得锡前驱体。称取步骤①得到的N-TiO₂纳米管0.032g，并分散于锡前驱体溶液中，然后将溶液放入100ml的反应釜中，密封水热反应釜，将其放入干燥箱中，使水热温度控制在150℃，反应时间为18h，反应结束后自然冷却到室温，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，然后抽滤，干燥，得到Sn₃O₄纳米片的单片面积为1000±100nm²，厚度为10±2nm，且由Sn₃O₄纳米片形成的材料层的径向厚度为40±5nm的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂。

实施例7

N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的制备方法包括以下步骤：

①将6g乙醇，2g乙酰丙酮，4.95g钛酸四丁酯，0.134g尿素与30g醋酸和10g机械泵油混合搅拌8h，得含氮二氧化钛前驱体溶液，然后加入1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝1300000)，继续以搅拌20h。将1ml的前述溶液放入5ml的注射器内进行静电纺丝(所使用的针头直径为0.8mm，收集器与针头的距离为25cm，电压为22kV)。然后将静电纺丝的产物放在600℃下煅烧1h，得到外径为250±10nm，厚度为30±3nm，且氮掺杂量为5％的N-TiO₂纳米管；

②将0.270gSnCl₂·2H₂O和0.882g柠檬酸铵溶解于75ml的去离子水中，并用氢氧化钠调节pH值到6.5。称取步骤①得到的N-TiO₂纳米管0.032g， 并分散与上述溶液中，然后将溶液放入100ml的反应釜中，密封水热反应釜，将其放入干燥箱中，使水热温度控制在200℃，反应时间为10h，反应结束后自然冷却到室温，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，然后抽滤，干燥，得到Sn₃O₄纳米片的单片面积为2000±200nm²，厚度为10±2nm，且由Sn₃O₄纳米片形成的材料层的径向厚度为60±5nm的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂。

测试例：

测试例是为了证明实施例1至7和对比例1至5所制备的光催化剂的催化效果。

(一)降解甲基橙测试

测试方法：本发明实施例1至7及对比例1至5中光催化剂20mg加入到20ml 20mg/L的甲基橙溶液中，将混合溶液分别放在紫外光及可见光下进行光降解实验。

测试结果：如表2所示：

表2

由表2中数据可以看出，本发明所提供的这种N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂，紫外光下20分的降解率和可见光下60分的降解率均远远优于对比例1-4中所制备的光催化剂；而且，在实施例1-4和6-7中，通过优化N-TiO₂中氮含量所制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂，其紫外光下20分的降解率和可见光下60分的降解率能够明显高于对比例5所制备的附 着四氧化三锡纳米片的二氧化钛纳米带光催化剂。

由此可见，本发明通过将Sn₃O₄纳米片负载于N-TiO₂纳米管的外表面上，同时增加了催化剂对可见光和紫外光的响应，进而有利于提高所制备的催化剂的光催化效率。

(二)光解水制氢测试

测试仪器：光催化活性制氢系统与气相色谱仪(GC-7900)。

测试方法：将本发明实施例1至7及对比例1至5中光催化剂加入到70mL水和30mL甲醇的混合溶液中，在100mW/cm²模拟太阳光照射下进行水解。

产氢速率：将产生气体进行收集检测，计算出样品每克每小时的产生氢气的量。

测试结果：如表3所示。

表3.

由表3中数据可以看出，本发明所提供的这种N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂，在光解水制氢测试中的产氢速率明显优于对比例1-4所制备的光催化剂；而且，在实施例1-4和6-7中，通过优化N-TiO₂中氮含量所制备的N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂，其光解水制氢测试中的产氢速率能够明显高于对比例5所制备的附着四氧化三锡纳米片的二氧化钛纳米带光催化剂。

由此可见，本发明通过将Sn₃O₄纳米片负载于N-TiO₂纳米管的外表面上， 利用不同物质间的晶格接触形成异质结结构，使其可以降低光生载流子的复合，进而有利于提高所制备的催化剂的光催化效率。

(三)催化剂活性测试

测试仪器：光催化活性制氢系统与气相色谱仪(GC-7900)。

测试方法：重复前述光解水制氢测试5次，观测相应的产氢速率。

测试客体：本发明实施例1-7所提供的光催化剂均具有较好的催化剂活性，为了节省篇幅，以下将仅罗列本发明实施例1及对比例5中光催化剂的测试结果。

测试结果：如表4所示。

表4.

由表4中数据可以看出，对比例5中光催化剂在经过20次光解水制氢测试后，其产氢速率开始下降，这就意味着对比例5所制备的光催化剂开始出现失活现象。而本发明所提供的这种N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂在反复经过20次光解水制氢测试后，其产氢速率依然保持在30μmol/g/h以上。由此可见，本发明所提供的这种N-TiO₂/Sn₃O₄纳米异质结构光催化剂的活性明显优于对比例5所制备的光催化剂。

综上所述，本发明所提供的这种纳米异质结构光催化剂及其制备方法，通过将能够吸收紫外光的氮掺杂二氧化钛纳米管和能够吸收可见光的四氧化三锡纳米层结合在一起以增强所制备的催化剂的光催化效率，并通过在氮掺杂二氧化钛纳米管的表面上负载四氧化三锡纳米层，利用不同物质间的晶格接触形成异质结结构，使得该催化剂既可以降低光生载流子的复合，又能 够扩增可见光催化剂响应，进而进一步提高所制备的催化剂的光催化效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。