一种用于可见光催化的SnS‑SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于可见光催化的SnS‑SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法，包括步骤：制备PVDF/SMA电纺纤维毡，制备SnS2/电纺纤维毡，制备SnS‑SnS2/电纺纤维复合材料。本发明专利技术的有益效果是：SnS‑SnS2/电纺纤维复合材料均匀、连续，以电纺纤维毡作为光催化剂的载体，可提高光利用效率和复合材料的稳定性，减少催化剂的流失，有助于光催化复合材料的规模应用。

For a SnS SnS2/ visible light photocatalytic electrospun fiber composite material preparation method

The invention relates to a method for visible light photocatalytic SnS SnS2/ electrospun fiber composite material preparation method comprises the following steps: preparation of PVDF/SMA electrospun fiber mats, preparation of SnS2/ electrospun fiber mats, preparation of SnS SnS2/ electrospun fiber composites. The beneficial effect of the invention is: SnS SnS2/ electrospun fiber composites with uniform and continuous, the electrospun fiber mats as a carrier of photocatalyst, can improve light utilization efficiency and stability of the composites, reduce the loss of catalyst, helps the photocatalytic composite materials with scale.

【技术实现步骤摘要】
一种用于可见光催化的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法
本专利技术属于复合纳米纤维材料和光催化
，涉及一种用于可见光催化的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法。
技术介绍
氢能和太阳能作为替代化石燃料的清洁能源，在过去的几十年中得到了生态能源科学界和国际社会的普遍关注。近年来利用太阳能分解水制氢成为国内外学者研究的热点，半导体是光催化分解水制氢的重要材料之一。硫属半导体具有可见光利用率高、催化效果好等优点，是半导体光催化剂中一种应用较为广泛的材料，但是存在比表面积小、不易分散、容易团聚、容易光腐蚀等不足。将半导体负载于特定载体上，能够提高光催化剂的分散度、增加比表面积、并容易回收。目前，半导体光催化剂的载体主要有分子筛、陶瓷、凹凸棒等无机材料，但是存在加工成型困难、透光率较低、柔韧性差等缺点。SnS是一种重要的p型半导体，其光学直接带隙宽度为1.2～1.5eV，间接带隙宽度为1.0～1.1eV，能与可见光很好的匹配。由于其量子尺寸效应和表面效应，SnS表现出很好的光电特性和光催化能力，所以受到国内外学者的普遍关注。SnS2是n型半导体，其禁带宽度为2.44eV。SnS和SnS2复合，形成pn结，两种不同的半导体间形成内电场，能有效阻止光生电子空穴对的复合，可以扩大光响应范围，提高光催化效率。利用静电纺丝法制备纳米级的聚合物纺丝纤维，并与催化材料相复合，形成负载型复合光催化材料。静电纺丝纤维的比表面积较大，孔隙率高，有利于光催化剂的分散、不易团聚；透光率较高，提高光照利用率；柔韧性较好，有利于制备的复合光催化剂形状多样化，使之适合反应容器。总之将聚合物纺丝纤维的柔韧性和光催化剂的催化效果相结合，其制备过程简单，工艺环保、催化效率高，有利于光催化剂的分散，提高其光照利用率。并且，纤维载体与光催化剂之间相互作用，能够提高光生电子-空穴的分离效果，增强光催化剂的稳定性，提高其光催化效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：基于上述问题，本专利技术提供一种用于可见光催化的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种用于可见光催化的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将苯乙烯-马来酸酐交替共聚物SAM和聚偏氟乙烯PVDF加入到带搅拌和N2保护的三口烧瓶中，溶于三口烧瓶中的丙酮和DMAC，搅拌溶解24h，得到纺丝溶液；(2)将步骤(1)得到的纺丝溶液在静电纺丝发生装置中制备PVDF/SMA电纺纤维毡；(3)将步骤(2)得到的PVDF/SMA电纺纤维毡浸到四氯化锡水溶液中浸泡24h，放入水热反应釜中，加入硫代乙酰胺水溶液，120℃反应10h，自然冷却，用去离子水超声波震荡清洗30min，干燥，得到SnS2/电纺纤维毡；(4)将步骤(3)得到的SnS2/电纺纤维毡浸到氯化亚锡水溶液中浸泡24h，放入水热反应釜中，加入硫代乙酰胺水溶液，120℃反应10h，冷却，清洗，干燥，得到SnS-SnS2/电纺纤维复合材料。进一步地，步骤(1)中苯乙烯-马来酸酐交替共聚物和聚偏氟乙烯的质量比为1：8～10，苯乙烯-马来酸酐交替共聚物和聚偏氟乙烯的总质量与丙酮的体积比为0.25～0.3g/ml，苯乙烯-马来酸酐交替共聚物和聚偏氟乙烯的总质量与DMAC的体积比为0.2～0.25g/ml。进一步地，步骤(2)中纺丝条件为纺丝电压16kV，接收装置与喷丝头之间的距离为15～25cm，纺丝溶流速为0.4mL/h。进一步地，步骤(3)中四氯化锡水溶液的浓度为0.25～0.5mol/L，与PVDF/SMA电纺纤维毡的体积质量比为25ml/0.3～0.8g；硫代乙酰胺水溶液浓度为0.5～1mol/L，与PVDF/SMA电纺纤维毡的体积质量比为25ml/0.3～0.8g。进一步地，步骤(4)中氯化亚锡水溶液的浓度为0.25～0.5mol/L，与SnS2/电纺纤维毡的体积质量比为25ml/0.5～2.0g；硫代乙酰胺水溶液浓度为0.5～1mol/L，与SnS2/电纺纤维毡的体积质量比为25ml/0.5～2.0g。本专利技术的有益效果是：(1)SnS-SnS2/电纺纤维复合材料均匀、连续，以电纺纤维毡作为光催化剂的载体，可提高光利用效率和复合材料的稳定性，减少催化剂的流失，有助于光催化复合材料的规模应用。(2)SnS-SnS2/电纺纤维复合材料在可见光下有很好的吸收能力。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1(a)为实施例1制备的PVDF/SMA电纺纤维的电镜照片，图1(b)为实施例1制备的SnS2/电纺纤维毡的电镜图，图1(c)为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的电镜图；图2(a)为实施例1制备的SnS2/电纺纤维复合材料的XRD图片，图2(b)为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的XRD图。图3为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的XPS分析图；图4为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的UV-Vis图谱，(a)为实施例1制备的PVDF/SMA电纺纤维，(b)为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料；图5为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的TGA曲线，(a)为实施例1制备的PVDF/SMA电纺纤维，(b)实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料；图6为氙灯模拟太阳光照射下电纺纤维材料的光照降解图，(a)为实施例1制备的PVDF/SMA电纺纤维，(b)为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料；图7为不同循环周期光催化产氢图，(a)为实施例1制备的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料，(b)为实施例1制备的SnS-SnS2粉体。具体实施方式现在结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。材料制备和测试所用仪器和药品N,N-二甲基乙酰胺(DMAC，分析纯，上海中试化工有限公司)；苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物(SMA，上海事必达石化高技术公司)；聚偏氟乙烯(PVDF，上海三爱富新材料有限公司)；丙酮(分析纯，上海苏懿化学试剂有限公司)；结晶四氯化锡(SnCl4，分析纯，如皋市化学试剂厂)；氯化亚锡(SnCl2，分析纯，上海苏懿化学试剂有限公司)；硫代乙酰胺(TAA，化学纯，国药上海化学试剂有限公司)；去离子水(实验室自制)。实施例1称取0.41gSMA和3.6gPVDF，加入到带搅拌和N2保护的三口烧瓶中，以14mL的丙酮和20mLDMAC为溶剂，搅拌溶解24h，制备成纺丝溶液，利用自制的静电纺丝装置制备PVDF/SMA电纺纤维。将0.55gPVDF/SMA电纺纤维浸到25ml0.25mol/L四氯化锡水溶液中，24h后取出，超声波震荡并用去离子水漂洗三次并放入水热反应釜中，加入25ml0.5mol/L硫代乙酰胺水溶液，在120℃条件下反应10h，待自然冷却后将纤维取出，用去离子水超声波震荡清洗30min，60℃真空干燥12h，得到SnS2/电纺纤维毡。将干燥后的0.67gSnS2/电纺纤维毡浸到25ml0.25mol/L的氯化亚锡水溶液中，浸泡24h，加入25ml0.5mol/L硫代乙酰胺水溶液，120℃条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可见光催化的SnS‑SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：(1)将苯乙烯‑马来酸酐交替共聚物SAM和聚偏氟乙烯PVDF加入到带搅拌和N2保护的三口烧瓶中，溶于三口烧瓶中的丙酮和DMAC，搅拌溶解24h，得到纺丝溶液；(2)将步骤(1)得到的纺丝溶液在静电纺丝发生装置中制备PVDF/SMA电纺纤维毡；(3)将步骤(2)得到的PVDF/SMA电纺纤维毡浸到四氯化锡水溶液中浸泡24h，放入水热反应釜中，加入硫代乙酰胺水溶液，120℃反应10h，自然冷却，用去离子水超声波震荡清洗30min，干燥，得到SnS2/电纺纤维毡；(4)将步骤(3)得到的SnS2/电纺纤维毡浸到氯化亚锡水溶液中浸泡24h，放入水热反应釜中，加入硫代乙酰胺水溶液，120℃反应10h，冷却，清洗，干燥，得到SnS‑SnS2/电纺纤维复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于可见光催化的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：(1)将苯乙烯-马来酸酐交替共聚物SAM和聚偏氟乙烯PVDF加入到带搅拌和N2保护的三口烧瓶中，溶于三口烧瓶中的丙酮和DMAC，搅拌溶解24h，得到纺丝溶液；(2)将步骤(1)得到的纺丝溶液在静电纺丝发生装置中制备PVDF/SMA电纺纤维毡；(3)将步骤(2)得到的PVDF/SMA电纺纤维毡浸到四氯化锡水溶液中浸泡24h，放入水热反应釜中，加入硫代乙酰胺水溶液，120℃反应10h，自然冷却，用去离子水超声波震荡清洗30min，干燥，得到SnS2/电纺纤维毡；(4)将步骤(3)得到的SnS2/电纺纤维毡浸到氯化亚锡水溶液中浸泡24h，放入水热反应釜中，加入硫代乙酰胺水溶液，120℃反应10h，冷却，清洗，干燥，得到SnS-SnS2/电纺纤维复合材料。2.根据权利要求1所述的一种用于可见光催化的SnS-SnS2/电纺纤维复合材料的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中苯乙烯-马来酸酐交替共聚物和聚偏氟乙烯的质量比为1：8～10，苯乙烯-马来酸酐交替共聚物和聚偏氟乙烯的总质量与丙酮的体积比为0.25～0.3g...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洁，陈海飞，金懿豪，郭晶晶，郭燕，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32