本发明涉及功能材料制备技术领域，具体是一种用于光催化的半导体纳米材料及其制备方法。
背景技术：
纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其潜在的重要性毋庸置疑，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。通过将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，可以具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值，这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。
当前人类面临着环境污染问题，大量的有机和无机垃圾对人们的生活和环境带来不利影响，因此，利用纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，设计一种半导体纳米材料，用于光催化分解无机物和有机物生成无毒、无味的二氧化碳、水等，成为亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于光催化的半导体纳米材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液5-12份、酸性溶液22-35份、氯化铋溶液1-5份、二甲基乙醇胺水溶液0.5-1.5份、氢氧化钠水溶液70-85份；其中，所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液6-10份、酸性溶液25-32份、氯化铋溶液2-4份、二甲基乙醇胺水溶液0.7-1.2份、氢氧化钠水溶液75-82份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液8份、酸性溶液30份、氯化铋溶液3份、二甲基乙醇胺水溶液1份、氢氧化钠水溶液80份。
作为本发明再进一步的方案：所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.1-3mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.001-0.01mol/l。
作为本发明再进一步的方案：所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l。
作为本发明再进一步的方案：所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，以20-45khz的超声频率进行超声分散10-30min，即得所述氯化铋溶液。
所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在15-25℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理2-10min，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在15-25℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，继续搅拌30-50min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化4-10h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中在65℃下进行干燥4小时，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中，以6℃/分钟的升温速率升温至500℃进行锻烧4-6h，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在110-130℃条件下反应时间18-20小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
作为本发明再进一步的方案：步骤1）中，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为20-80w，微波频率为2000mhz，微波功率为20-80w。
作为本发明再进一步的方案：步骤2）中，所述搅拌的搅拌速率为200-400r/min；所述滴加的速率为60滴/分钟。
所述的用于光催化的半导体纳米材料在制备纳米材料中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的用于光催化的半导体纳米材料具有良好的光催化活性，通过超声波微波协同组合效应制备的用于光催化的半导体纳米材料长度最短可达30纳米，同时在光催化活性评价中的催化活性良好，可以用于光催化分解无机物和有机物生成无毒、无味的二氧化碳、水等，有利于解决环境污染问题，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液5份、酸性溶液22份、氯化铋溶液1份、二甲基乙醇胺水溶液0.5份、氢氧化钠水溶液70份。其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.005mol/l；所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l；所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成；所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，超声分散20min，所述超声分散的超声频率为35khz，即得所述氯化铋溶液。
本实施例中，所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在20℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理6min，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为40w，微波频率为2000mhz，微波功率为40w，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在20℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，所述滴加的速率为60滴/分钟，然后以300r/min的搅拌速率继续搅拌40min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化6h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中进行干燥，所述干燥时间为4小时，所述干燥温度为65℃，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中进行锻烧，所述锻烧温度为500℃,所述锻烧时间为5h，升温速率为6℃/分钟，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在120℃条件下反应时间18小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
实施例2
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液12份、酸性溶液35份、氯化铋溶液5份、二甲基乙醇胺水溶液1.5份、氢氧化钠水溶液85份。其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.005mol/l；所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l；所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成；所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，超声分散20min，所述超声分散的超声频率为35khz，即得所述氯化铋溶液。
本实施例中，所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在20℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理6min，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为40w，微波频率为2000mhz，微波功率为40w，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在20℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，所述滴加的速率为60滴/分钟，然后以300r/min的搅拌速率继续搅拌40min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化6h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中进行干燥，所述干燥时间为4小时，所述干燥温度为65℃，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中进行锻烧，所述锻烧温度为500℃,所述锻烧时间为5h，升温速率为6℃/分钟，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在120℃条件下反应时间18小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
实施例3
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液8.5份、酸性溶液28.5份、氯化铋溶液3份、二甲基乙醇胺水溶液1份、氢氧化钠水溶液77.5份。其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.005mol/l；所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l；所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成；所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，超声分散20min，所述超声分散的超声频率为35khz，即得所述氯化铋溶液。
本实施例中，所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在20℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理6min，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为40w，微波频率为2000mhz，微波功率为40w，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在20℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，所述滴加的速率为60滴/分钟，然后以300r/min的搅拌速率继续搅拌40min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化6h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中进行干燥，所述干燥时间为4小时，所述干燥温度为65℃，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中进行锻烧，所述锻烧温度为500℃,所述锻烧时间为5h，升温速率为6℃/分钟，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在120℃条件下反应时间18小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
实施例4
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液6份、酸性溶液25份、氯化铋溶液2份、二甲基乙醇胺水溶液0.7份、氢氧化钠水溶液75份。其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.005mol/l；所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l；所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成；所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，超声分散20min，所述超声分散的超声频率为35khz，即得所述氯化铋溶液。
本实施例中，所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在20℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理6min，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为40w，微波频率为2000mhz，微波功率为40w，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在20℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，所述滴加的速率为60滴/分钟，然后以300r/min的搅拌速率继续搅拌40min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化6h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中进行干燥，所述干燥时间为4小时，所述干燥温度为65℃，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中进行锻烧，所述锻烧温度为500℃,所述锻烧时间为5h，升温速率为6℃/分钟，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在120℃条件下反应时间18小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
实施例5
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液10份、酸性溶液32份、氯化铋溶液4份、二甲基乙醇胺水溶液1.2份、氢氧化钠水溶液82份。其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.005mol/l；所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l；所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成；所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，超声分散20min，所述超声分散的超声频率为35khz，即得所述氯化铋溶液。
本实施例中，所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在20℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理6min，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为40w，微波频率为2000mhz，微波功率为40w，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在20℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，所述滴加的速率为60滴/分钟，然后以300r/min的搅拌速率继续搅拌40min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化6h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中进行干燥，所述干燥时间为4小时，所述干燥温度为65℃，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中进行锻烧，所述锻烧温度为500℃,所述锻烧时间为5h，升温速率为6℃/分钟，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在120℃条件下反应时间18小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
实施例6
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液8份、酸性溶液28.5份、氯化铋溶液3份、二甲基乙醇胺水溶液0.95份、氢氧化钠水溶液78.5份。其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.005mol/l；所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l；所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成；所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，超声分散20min，所述超声分散的超声频率为35khz，即得所述氯化铋溶液。
本实施例中，所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在20℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理6min，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为40w，微波频率为2000mhz，微波功率为40w，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在20℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，所述滴加的速率为60滴/分钟，然后以300r/min的搅拌速率继续搅拌40min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化6h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中进行干燥，所述干燥时间为4小时，所述干燥温度为65℃，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中进行锻烧，所述锻烧温度为500℃,所述锻烧时间为5h，升温速率为6℃/分钟，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在120℃条件下反应时间18小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
实施例7
一种用于光催化的半导体纳米材料，包括以下按照重量份的原料：氯化亚锡甲醇液8份、酸性溶液30份、氯化铋溶液3份、二甲基乙醇胺水溶液1份、氢氧化钠水溶液80份。其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l；所述二甲基乙醇胺水溶液的浓度为0.005mol/l；所述草酸的浓度为3mol/l；所述氯化铋溶液的浓度为0.02mol/l；所述氯化亚锡甲醇液的浓度为0.4mol/l；所述酸性溶液为草酸、去离子水和无水乙醇按照重量比为2:3:10的比例混合而成；所述氯化铋溶液的制备方法为将氯化铋加入到的适量的聚乙二醇中，超声分散20min，所述超声分散的超声频率为35khz，即得所述氯化铋溶液。
本实施例中，所述用于光催化的半导体纳米材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量份称取氯化亚锡甲醇液，在20℃条件下边搅拌边加入氯化铋溶液，送入超声波微波组合反应仪中，在常温下进行处理6min，所述的超声波微波组合反应仪的处理条件为：超声波频率为30khz，超声功率为40w，微波频率为2000mhz，微波功率为40w，得混合液a；
2）按照重量份称取酸性溶液，在20℃条件下边搅拌边滴加步骤1）中得到的混合液a，所述滴加的速率为60滴/分钟，然后以300r/min的搅拌速率继续搅拌40min，得混合液b；
3）将步骤2）中得到的混合液b陈化6h，过滤后用去乙醇和离子水交替清洗，然后放入真空干燥箱中进行干燥，所述干燥时间为4小时，所述干燥温度为65℃，得混合料c；
4）将步骤3）中得到的混合料c置入马弗炉中进行锻烧，所述锻烧温度为500℃,所述锻烧时间为5h，升温速率为6℃/分钟，得煅烧样d；
5）将步骤4）中得到的煅烧样d与二甲基乙醇胺水溶液混合均匀，置入内衬聚四氟乙烯材料的不锈钢反应釜中，加入氢氧化钠水溶液，在120℃条件下反应时间18小时，反应结束后冷却至常温，过滤取沉淀物，用0.1mol/l的稀硝酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤，然后置于真空干燥箱中烘干、粉碎，即得。
本发明制备的用于光催化的半导体纳米材料具有良好的光催化活性，通过超声波微波协同组合效应制备的用于光催化的半导体纳米材料长度最短可达30纳米，同时在光催化活性评价中，60分钟的降解率可达到96.0%，催化活性良好，可以用于光催化分解无机物和有机物生成无毒、无味的二氧化碳、水等，有利于解决环境污染问题，具有广阔的市场前景。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。