本发明专利技术涉及一种二氧化钛/硫化锡复合材料及其制备方法和应用，所述二氧化钛/硫化锡复合材料包括二氧化钛颗粒以及通过水热法在二氧化钛颗粒表面原位生长的硫化锡颗粒，所述二氧化钛/硫化锡复合材料中SnS2和TiO2的摩尔质量比为（0.001～0.20）：1，优选（0.09～0.14）：1，所述二氧化钛颗粒的粒径为10～50 nm，硫化锡颗粒的粒径为5～10 nm。本发明专利技术采用水热法（化学浴法），在二氧化钛表面原位生长硫化锡颗粒，从而得到二氧化钛/硫化锡复合材料，并将其应用于可见光下光催化降解甲醛，达到室内空气净化的目的。同时通过调节不同的Sn/Ti摩尔比例，得到可见光催化活性最优的复合涂层材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型复合涂层材料及其制备方法，属于光催化材料的制备领域。
技术介绍
二氧化钛(TiO2)由于具有抗化学和光腐蚀、物理化学性质稳定、无毒、廉价等优点，作为一种理想的半导体材料，被广泛应用于太阳能电池、光催化制氢及光催化降解有机无机污染物等领域。但是，二氧化钛作为一种典型宽带隙半导体材料，光响应范围较窄，只能吸收紫外光，同时其量子效率偏低，使其在实际应用中存在诸多限制。东北师范大学的邵长路等通过水热法在二氧化钛纳米纤维上负载硫化锡六角颗粒，并且分别研究了其在可见光和紫外光下降解有机液体污染物的催化能力。刘辉等人申请的一种二硫化锡/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法中，强调了将二氧化钛颗粒负载在六边形硫化锡晶体上，其中，二氧化钛和二硫化锡的质量比为1:20～100，且其将其应用在水污染——重金属污染的治理方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够用于空气净化的二氧化钛/硫化锡复合材料，本专利技术的另一目的在于提供一种介孔二氧化钛/硫化锡复合材料，本专利技术的另一目的在于提供一种二氧化钛/硫化锡复合材料在空气净化中的应用。一方面，本专利技术提供了一种二氧化钛/硫化锡复合材料，包括二氧化钛颗粒以及通过水热法在二氧化钛颗粒表面原位生长的硫化锡颗粒，所述二氧化钛/硫化锡复合材料中SnS2和TiO2的摩尔质量比为(0.001～0.20)：1，优选(0.09～0.14)：1，更优选(0.06～0.12)：1，所述二氧化钛颗粒的粒径为10～50nm，硫化锡颗粒的粒径为5～10nm。又，本专利技术还提供一种介孔二氧化钛/硫化锡复合材料，包括二氧化钛介孔球以及通过化学浴法在二氧化钛介孔球表面原位生长硫化锡颗粒，所述介孔二氧化钛/硫化锡复合材料中SnS2和TiO2的摩尔质量比为(0.01～0.20)：1，优选(0.09～0.14)：1，更优选(0.06～0.12)：1，所述二氧化钛介孔球的粒径为500～1000nm。本专利技术采用水热法或化学浴法在二氧化钛颗粒表面或者二氧化钛介孔球表面原位生长硫化锡，得到形貌为二氧化钛颗粒与硫化锡颗粒复合或硫化锡纳米片包覆二氧化钛介孔球的二氧化钛/硫化锡复合材料。本专利技术通过高温高压水热反应制备，在反应过程中二氧化钛介孔球结构被破坏形成二氧化钛颗粒和硫化锡颗粒复合的结构，后者通过低温化学浴反应进行，硫化锡原位生长在介孔球表面形成硫化锡纳米片包覆二氧化钛介孔球的结构。本专利技术提
供的复合材料中，硫化锡均匀分布在二氧化钛颗粒或者二氧化钛介孔球上，是一种新型的光催化材料，且通过调节不同的复合材料中SnS2和TiO2的摩尔质量比(即，Sn与Ti的原子摩尔比，还可表示为nSn：nTi)，可调节复合材料的光催化活性。另一方面，本专利技术提供了一种上述二氧化钛/硫化锡复合材料的制备方法，包括：按化学计量比将硫源、锡源和二氧化钛介孔材料分散在水中，采用水热法在120～250℃下保温1～96小时，得到所述二氧化钛/硫化锡复合材料。又，本专利技术还提供一种介孔二氧化钛/硫化锡复合材料的制备方法，包括：按化学计量比将硫源、锡源和二氧化钛介孔材料分散在水中，采用化学浴法在50～100℃下保温1～4小时，得到所述介孔二氧化钛/硫化锡复合材料。本专利技术通过水热法和化学浴法可制得不同形貌的材料，且制备方法简单，适合规模生产。本专利技术中，硫源可为硫代乙酰胺、硫脲中的至少一种。所述锡源可包括无水四氯化锡及四氯化锡水合物。本专利技术还提供了一种上述二氧化钛/硫化锡复合材料在空气净化中的应用，将所述二氧化钛/硫化锡复合材料或介孔二氧化钛/硫化锡复合材料涂覆在衬底上形成涂层，所述涂层在光照下能够降解气态污染物。较佳地，将二氧化钛/硫化锡复合材料与乙醇混合球磨后刮涂在基板上得到二氧化钛/硫化锡复合材料涂层，或者将介孔二氧化钛/硫化锡复合材料与乙醇混合球磨后刮涂在基板上得到介孔二氧化钛/硫化锡复合材料涂层。又，较佳地，所述二氧化钛/硫化锡复合材料或介孔二氧化钛/硫化锡复合材料与乙醇的质量的比为(1-10)：(90-99)。较佳地，所述涂层的涂覆量为每平方米1～10g。本专利技术采用水热法(化学浴法)，在二氧化钛表面原位生长硫化锡颗粒，从而得到二氧化钛/硫化锡复合材料，并将其应用于可见光下光催化降解甲醛，达到室内空气净化的目的。同时通过调节不同的Sn/Ti摩尔比例，得到可见光催化活性最优的复合涂层材料。附图说明图1为实施例1中制备的纯二氧化钛介孔球SEM照片；图2为实施例2制备的二氧化钛/硫化锡复合材料TEM照片；图3为实施例3制备的二氧化钛/硫化锡复合材料TEM照片；图4为实施例4制备的二氧化钛/硫化锡复合材料TEM照片；图5为实施例5制备的二氧化钛/硫化锡复合材料TEM照片；图6不同nTi/nSn比例的实施例1～5制备的材料制备的复合涂层在可见光下甲醛降解曲线；图7示出实施例6制备的介孔二氧化钛/硫化锡复合材料SEM照片；图8示出实施例7制备的介孔二氧化钛/硫化锡复合材料SEM照片；图9示出实施例8制备的介孔二氧化钛/硫化锡复合材料SEM照片；图10示出实施例1和6～8制备的纯的二氧化钛介孔球和介孔二氧化钛/硫化锡复合材料制备的复合涂层在可见光下甲醛降解曲线。具体实施方式以下结合实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。以下示例性的说明本专利技术提供的二氧化钛/硫化锡复合材料的制备方法。二氧化钛介孔材料(二氧化钛介孔球)的制备。在无水乙醇中加入结构导向剂和氯化钾，溶解后缓慢加入异丙醇钛(或钛酸四丁酯)，并强烈搅拌，静置后离心得到二氧化钛非晶颗粒。将非晶二氧化钛颗粒分散在乙醇和蒸馏水中，水热法可得到二氧化钛介孔材料。(其SEM照片参见图1，从中可见，二氧化钛介孔球的尺寸为500～1000nm)。作为一个详细的示例，将结构导向剂和离子浓度增强剂溶解在无水乙醇中，充分搅拌，缓慢加入有机钛盐，静置后离心，得到白色二氧化钛非晶粉体。将二氧化钛非晶粉体分散在蒸馏水和无水乙醇中，充分分散后，转移到反应釜中，水热得到结晶二氧化钛介孔颗粒。其中结构导向剂可为十六胺，离子浓度增强剂用的是0.1M氯化钾溶液，有机钛盐用的是异丙醇钛，三者的用量分别是5.0g，4.0ml和20ml，其中乙醇的用量是1000ml，异丙醇钛的加入速率是10ml/min，静置的时间为8h。中非晶氧化钛颗粒，蒸馏水和乙醇的用量分别为2.0g，20ml和20ml，水热反应条件是150℃下保温20h。二氧化钛/硫化锡复合材料的制备：将硫源(例如硫代乙酰胺或硫脲)和锡源(例如四氯化锡)溶解在水(例如蒸馏水)中，加入二氧化钛介孔材料，分散均匀后，采用水热法在120～250℃下保温1～96小时，得到二氧化钛/硫化锡复合材料。所述水热法可为采用高压反应釜在120～250℃下保温1～96小时。作为一个详细的示例，将二氧化钛介孔球分散在锡源和硫源水溶液中，分散均匀后，转移到反应釜中，水热得到二氧化钛/硫化锡复合材料，其中使用的锡源和硫源分别为四氯化锡和硫代乙酰胺，二氧化钛介孔球，四氯化锡和硫代乙酰胺的用量分别为0.5g，0～0.4376g和0～0.0188g，水热反应条件是150℃下保温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化钛/硫化锡复合材料，其特征在于，所述二氧化钛/硫化锡复合材料包括二氧化钛颗粒以及通过水热法在二氧化钛颗粒表面原位生长的硫化锡颗粒，所述二氧化钛/硫化锡复合材料中SnS2和TiO2的摩尔质量比为（0.001～0.20）：1，优选（0.09～0.14）：1，所述二氧化钛颗粒的粒径为10～50 nm，硫化锡颗粒的粒径为5～10 nm。
【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛/硫化锡复合材料，其特征在于，所述二氧化钛/硫化锡复合材料包括二氧化钛颗粒以及通过水热法在二氧化钛颗粒表面原位生长的硫化锡颗粒，所述二氧化钛/硫化锡复合材料中SnS2和TiO2的摩尔质量比为（0.001～0.20）：1，优选（0.09～0.14）：1，所述二氧化钛颗粒的粒径为10～50 nm，硫化锡颗粒的粒径为5～10 nm。2.一种介孔二氧化钛/硫化锡复合材料，其特征在于，所述介孔二氧化钛/硫化锡复合材料包括二氧化钛介孔球以及通过化学浴法在二氧化钛介孔球表面原位生长硫化锡颗粒，所述介孔二氧化钛/硫化锡复合材料中SnS2和TiO2的摩尔质量比为（0.001～0.20）：1，优选（0.09～0.14）：1，所述二氧化钛介孔球的直径为500～1000 nm。3.一种如权利要求1所述的二氧化钛/硫化锡复合材料的制备方法，其特征在于，包括：按化学计量比将硫源、锡源和二氧化钛介孔材料分散在水中，采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆冠宏，谢晓峰，孙静，王焱，朱书影，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。