[发明专利]一种CdS/TiO2纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种CdS/TiO₂纳米复合材料的制备方法。该方法以氟钛酸铵为钛源，通过微乳液‑水热合成法制备纳米TiO₂，然后将CdCl₂溶液加入纳米TiO₂中，再加入硫脲，经超声波震荡后，将悬浮液置于反应釜中，于160~180℃反应1~3 h制得CdS/TiO₂纳米复合材料。本发明通过将CdCl2溶液滴加到纳米TiO₂中，然后超声震荡分散，避免了纳米TiO₂粉体团聚以及TiO₂颗粒不均匀地吸附CdCl₂的问题。本发明制备的CdS/TiO纳米复合材料其颗粒粒径小，分散性好，团聚程度轻，通过与窄禁带半导体CdS的复合，具有更好的光催化活性。

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，尤其涉及一种CdS/TiO₂纳米复合材料的制备方法。

背景技术

TiO₂纳米材料由于具有高的光催化活性、耐光腐蚀能力强、环境友好、价格相对低廉及对人体无毒性等优点，已成为光催化降解污染物领域中人们最感兴趣的一种半导体材料。TiO₂有三种晶型结构：锐钛矿型、金红石型和板钛矿型。板钛矿型属正交晶系，光催化活性低，目前研究很少。锐钛矿型和金红石型均属于四方晶系，二者均可用相互连接的 TiO₆八面体表示，但八面体的畸变程度和连接方式不同。锐钛矿型TiO₂的质量密度(3.894 g/cm³)略小于金红石型(4.250g/cm³)，禁带宽度(3.2eV)略大于金红石型(3.0eV)。一般而言，金红石型TiO₂对氧吸附能力较差，缺陷较少，晶粒尺寸较大，同时比表面积较小，因而，其光催化活性要低于锐钛矿型。

以锐钛矿型TiO₂作为光催化剂存在一些不足之处：(1)能带隙较宽(3.2eV)，只能在紫外线光的作用下才发生响应，而太阳光中紫外光(波长在400nm以下)只有3-5％； (2)量子产率低，光生电子与空穴复合率高，使其对太阳能的利用率很低，达不到实际应用的要求。因此，拓展TiO₂的光吸收范围、降低光生载流子的复合成为研究和制备高效 TiO₂光催化剂的关键因素。目前采用的方法主要有金属、非金属元素掺杂、贵金属沉积、半导体复合，以及染料或量子点敏化等。许多研究者将CdS、CdSe、PbS、Fe₂O₃等窄禁带半导体与TiO₂进行复合，制备出表面或体相复合物，提高了光催化剂对可见光的响应性能。

制备CdS/TiO₂光催化剂常采用溶胶-凝胶法、水热合成法、微乳液法等，这些方法制备的CdS/TiO₂各有优势，但都很容易引起团聚。本发明针对上述问题采用微乳液-水热法和超声震荡相结合的方法制备CdS/TiO₂复合材料。

发明内容

针对现有制备CdS/TiO₂的方法容易引起团聚的问题，本发明提供一种CdS/TiO₂纳米复合材料的制备方法。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种CdS/TiO₂纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)配制水相

(1)配制浓度为125g/L的氟钛酸铵的水溶液；

(2)配制浓度为300～900g/L的尿素水溶液；

(3)按体积比为1:1取上述氟钛酸铵水溶液和尿素水溶液，将氟钛酸铵水溶液以1.5～4.5mL/min的速度滴加到尿素水溶液中，用磁力搅拌器搅拌1～3h，得水相；

2)制备油相