一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备方法技术

本发明专利技术属无机非金属材料制备领域，尤其涉及一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料制备方法，其以将乙酰丙酮铜和四氯化锡在甲醇溶液中充分溶解后，进行溶剂热反应，过滤、洗涤后，再经过干燥、煅烧冷却后即得球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料。本发明专利技术产品纯度高，制备成本低，所得产品整体大球的尺寸为3~6 mm，纳米粒子的尺寸为 20~30 nm，且产品的均一性及分散性好，易于大规模生产。本发明专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料具有较高的可见光催化活性，在降解染料废水及室内有害气体，光催化消毒等领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机非金属材料的制备
，具体地说是涉及一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备方法。
技术介绍
二氧化锡（SnO2）是一种宽禁带、直接带隙的n型半导体材料,带隙宽为3.6-3.8eV,具有优良的阻燃导电性能,还具有反射红外线辐射及遮光、吸附、化学性能稳定,有高光催化活性等。由于二氧化锡的带隙较宽，响应可见光谱少，所以直接使用二氧化锡光催化降解污染物的相关研究很少。为了提高二氧化锡的催化性能，选择与其它带隙较小的半导体复合是非常有效的方法之一。由于二氧化锡是n型半导体，所以选择其与带隙较小的p型半导体氧化铜(0.96eV)复合，制备新型p-n异质结复合半导体二氧化锡/氧化铜纳米材料，成为光催化领域的重点研究内容。二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的传统制备方法主要有固相法和共沉淀法。传统的固相合成法由于制备过程煅烧温度高，不仅浪费资源,而且产物易出现杂相、尺寸较大等缺点。在共沉淀法制备工艺中，易产生杂相，并且使用大量的沉淀剂，使得制备成本增加。所制备的产物纯度不高，且比表面积小,影响其作为催化剂的使用性能。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种工艺简单，烧结温度低，目的产物收率高，制备成本低，产品纯度高的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备方法。为达到上述目的，本专利技术是这样实现的。一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备方法，系将乙酰丙酮铜和四氯化锡在甲醇中充分溶解后，进行溶剂热反应，过滤、洗涤后，再经过干燥、煅烧冷却后即得目的产物。作为一种优选方案，本专利技术所述乙酰丙酮铜和四氯化锡的摩尔比为1:1。所述乙酰丙酮铜的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L。进一步地，本专利技术所述溶剂热反应温度在110～220°C，反应时间为6～48小时。更进一步地，本专利技术所述干燥时间为1～5小时，干燥温度为60～150°C，升温速率为2～10°C/分钟。更进一步地，本专利技术所述煅烧时间为2～8小时，煅烧温度为500～800°C，升温速率为2～20°C/分钟。本专利技术利用溶剂热-煅烧两步法，成功的在低温条件下制备出了纯度较高的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点。（1）球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备工艺路线简单，制备成本低，操作容易控制，具有较高的生产效率，合成二氧化锡/氧化铜复合纳米材料是球形等级结构材料，是由大量的纳米粒子组装成一个大球。大球的尺寸为3~6mm，纳米粒子的尺寸为10~30nm。（2）目的产物收率高（99.0%～99.9%），可满足工业应用领域对球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料产品的要求。（3）目的产物球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料，其纯度高（99.95％～99.98％），杂质含量低，分散性好（通过SEM图可以看出）。（4）本专利技术制备的目的产物球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料在紫外可见光吸收光谱中，分别在340±10nm、600±10nm和720±10nm三处有较强的吸收峰。（5）本专利技术制备的目的产物球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料用作光催化剂使用，60分钟降解率可达到（98.5％～99.6％），具有较高的催化活性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的SEM形貌图。图2为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的SEM形貌图。图3为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的SEM形貌图。图4为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的SEM形貌图。图5为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的SEM形貌图。图6为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的SEM形貌图。图7为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的X射线衍射花样图。图8为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的可见-紫外吸收光谱图。具体实施方式本专利技术将乙酰丙酮铜和四氯化锡在甲醇中充分溶解后，进行溶剂热反应（温度在110～220°C，时间为6～48小时），过滤、洗涤、干燥、煅烧冷却后即得目的产物（干燥时间为1～5小时，温度为60～120°C，升温速率为2～10°C/分钟。煅烧时间为2～8小时，温度为500～800°C，升温速率为2～20°C/分钟）。其制备步骤是。（1）将乙酰丙酮铜和四氯化锡按照一定的摩尔比称量后，放入甲醇中充分溶解。将得到的混和溶液在一定温度下，进行溶剂热反应，溶剂热反应温度在110～220°C，溶剂热反应时间为6～48小时。（2）溶剂热反应结束，自然冷却至室温后，将反应得到的产品过滤、洗涤后放入烘箱中，程序升温速率为2～10°C/分钟,在60～120°C条件下，干燥1～5小时。（3）上述干燥过后，将所得到的产品直接在马弗炉中煅烧，马弗炉中程序升温的升温速率范围在2～20°C/min。煅烧时间为2～8小时，煅烧温度为500～800°C。自然冷却后即制得球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料。（4）利用所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料作为光催化剂（0.1g/L），降解10mg/L的甲基橙溶液。光催化实验中所用光源为300W氙灯。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中搅拌30分钟，达到吸附平衡后进行光照。用分光光度计测定甲基橙染料浓度变化。参见图1～6所示，为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料进行的扫描电镜（SEM）图，所得产品球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料，材料的分散性好，大球的尺寸为3~6mm，纳米粒子的尺寸为10~30nm。图7为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的X射线衍射花样图，其中SnO2的PDF卡号为41-1415，CuO的PDF卡号为48-1548。图8为本专利技术所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的可见紫外吸收光谱图，分别在340nm、600nm和720nm三处有较强的吸收峰。实施例1。将乙酰丙酮铜和四氯化锡按照摩尔比为1：1的比例，准确称量后放入甲醇（12C，99.95%）中搅拌溶解，乙酰丙酮铜的摩尔浓度为0.01mol/L。将得到的混和溶液进行溶剂热反应，溶剂热反应温度在200°C，溶剂热反应时间为24小时。溶剂热反应结束后，自然冷却至室温，将反应得到的产品过滤洗涤后放入烘箱中，程序升温速率5°C/分钟，在120°C条件下干燥5小时。然后放在马弗炉中煅烧，煅烧时间为8小时，煅烧温度为500°C，升温速率为10°C/分钟。自然冷却后即得到球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料。大球的尺寸为3mm，纳米粒子的尺寸为20nm，其产品的收率为99.0%。产品纯度为99.95%，杂质碳含量小于0.05%。产物在紫外可见光吸收光谱中，分别在330nm、590nm和710nm三处有较强的吸收峰。利用所制备的球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料作为光催化剂（0.1g/L），降解10m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备方法，其特征在于：将乙酰丙酮铜和四氯化锡在甲醇中充分溶解后，进行溶剂热反应，过滤、洗涤后，再经过干燥、煅烧冷却后即得目的产物。

【技术特征摘要】
1.一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备方法，其特征在于：将乙酰丙酮铜和四氯化锡在甲醇中充分溶解后，进行溶剂热反应，过滤、洗涤后，再经过干燥、煅烧冷却后即得目的产物。2.根据权利要求1所述的一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材料的制备方法，其特征在于：所述乙酰丙酮铜和四氯化锡的摩尔比为1：1；所述乙酰丙酮铜的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L。3.根据权利要求1～2之任一所述的一种球形等级结构二氧化锡/氧化铜复合纳米材...

【专利技术属性】
技术研发人员：许家胜，黄雨婷，张杰，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21