專利名稱：界面復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用溶膠-凝膠法制備SnO2/TiO2或/TiO2/SnO2界面復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑的方法，屬化學化工領(lǐng)域。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種SnO2(n)/TiO2(n)界面復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)將經(jīng)過預(yù)處理的基底浸于SnO2溶膠中，用提拉法進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3～10℃/min的速度升溫到400～600℃，于此溫度下保溫10～60min，自然冷卻到室溫，即形成SnO2薄膜光催化劑；重復(fù)鍍n次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(n)薄膜；(2)將SnO2(n)薄膜浸于TiO2溶膠中，按步驟(1)進行鍍膜和熱處理，重復(fù)n次，每一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(n)/TiO2(n)復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑。其中n＝1～8。
本發(fā)明還可按步驟(1)先制備TiO2(n)薄膜，然后將TiO2(n)薄膜浸于SnO2溶膠中，再進行鍍膜和熱處理，重復(fù)n次，則可形成TiO2(n)/SnO2(n)半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑。其中n＝1～8。
本發(fā)明還提供了一種[SnO2(1)/TiO2(1)]×n界面復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)將經(jīng)過預(yù)處理的基底浸于SnO2溶膠中，用提拉法或勻膠法進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3～10℃/min的速度升溫到400～600℃，于此溫度下保溫10～60min，自然冷卻到室溫，即形成SnO2(1)薄膜光催化劑；(2)將SnO2(1)薄膜浸于TiO2溶膠中，按步驟(1)進行鍍膜和熱處理，得到結(jié)構(gòu)式為SnO2(1)/TiO2(1)的單個單元結(jié)復(fù)合薄膜光催化劑；(3)將SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合薄膜光催化劑重復(fù)進行步驟(1)和(2)處理，得到[SnO2(1)/TiO2(1)]×2復(fù)合薄膜光催化劑，如此重復(fù)鍍n個單元結(jié)，得到[SnO2(1)/TiO2(1)]×n復(fù)合薄膜光催化劑。其中n＝1～8。
本發(fā)明還可先在基底上鍍TiO2(1)薄膜，再鍍SnO2(1)薄膜，得到結(jié)構(gòu)式為TiO2(1)/SnO2(1)的單個單元結(jié)復(fù)合薄膜光催化劑，如此重復(fù)鍍n個單元結(jié)，得到[TiO2(1)/SnO2(1)]×n復(fù)合薄膜光催化劑。其中n＝1～8。
利用本發(fā)明制備出的SnO2/TiO2或TiO2/SnO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑，具有薄膜表面均勻、晶相結(jié)構(gòu)完好、光吸收性能好、界面突出、光催化活性高的特點。以甲醛的氣相靜態(tài)光催化降解為評價反應(yīng)(甲醛初始濃度為13μM，254nm處光強為116μW/cm2)，30min時由本發(fā)明制備出的SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為100％；SnO2(1)半導(dǎo)體薄膜的轉(zhuǎn)化率為1％；TiO2(1)半導(dǎo)體薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為5％；由混合溶膠法制備出的SnO2-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為10％。說明SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的光催化活性要高于純的SnO2或TiO2薄膜，并且也高于由混合溶膠法制備出的SnO2-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。該方法充分體現(xiàn)出了薄膜間的界面作用，光生電子和空穴在界面處可發(fā)生有效分離。
圖2為TiO2(1)、SnO2(1)、SnO2(1)/TiO2(1)、TiO2(1)/SnO2(1)、SnO2-TiO2五種樣品在光照30min時降解甲醛的轉(zhuǎn)化率。該圖說明SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的光催化活性要高于純的SnO2(1)或TiO2(1)薄膜，并且也高于由混合溶膠法制備出的SnO2-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。并且復(fù)合的順序很重要，以先鍍SnO2薄膜再鍍TiO2薄膜的方式得到的SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合光催化劑活性最好。
圖3為SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的拉曼譜圖。該圖中SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜既體現(xiàn)出銳鈦礦型TiO2的特征峰又體現(xiàn)出金紅石型SnO2的特征峰。
圖4為SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的俄歇電子能譜。該圖充分說明制備出的是SnO2/TiO2界面復(fù)合半導(dǎo)體薄膜，SnO2、TiO2兩種半導(dǎo)體薄膜在界面處存在著擴散。
對于TiO2溶膠的制備，請參見“用溶膠-凝膠法制備介孔二氧化鈦粉體和薄膜光催化劑的方法”(朱永法，張利，譚瑞琴，公開號CN 1342517A)中TiO2溶膠的制備。對于SnO2溶膠的制備，請見如下參考文獻1真空科學與技術(shù)，1997，17(2)，73-78；2Thin SolidFilms，1998，317，443-445
實施例一(1)TiO2溶膠及SnO2溶膠的制備將8ml鈦酸正丁酯(分析純)攪拌下滴入80ml無水乙醇中，再加入1ml二乙醇胺(溶膠穩(wěn)定劑)配成溶液，超聲振蕩15min，將此溶液密閉保存3天后，加入95％濃度的含水酒精40ml，再密閉保存進行成膠化2天，制得均勻透明的TiO2溶膠。
將11.2816g SnCl2·2H2O(分析純)溶于50ml無水乙醇中，超聲振蕩后得無色透明溶液，再加入0.18ml丙三醇(溶膠穩(wěn)定劑)配成溶液，超聲振蕩15min，將此溶液回流濃縮(水浴80-90℃)1小時，溶液顏色變?yōu)榈S；將此淡黃色溶液置于飽和水蒸氣下5天，使其發(fā)生水解與聚合反應(yīng)；再于40℃水浴下陳化12小時，制得桔黃色透明SnO2溶膠。
(2)TiO2(1)及SnO2(1)薄膜的制備將經(jīng)過預(yù)處理的載玻片，浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為2.2cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以5℃/min的速度升溫到500℃，于此溫度下保溫30min，自然冷卻到室溫，即形成TiO2(1)薄膜光催化劑。
將經(jīng)過預(yù)處理的載玻片，浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為2.2cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以5℃/min的速度升溫到500℃，于此溫度下保溫30min，自然冷卻到室溫，即形成SnO2(1)薄膜光催化劑。
(3)SnO2(1)/TiO2(1)及TiO2(1)/SnO2(1)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的制備將經(jīng)過預(yù)處理的載玻片，浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為2.2cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以5℃/min的速度升溫到500℃，于此溫度下保溫30min，自然冷卻到室溫；再浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為2.2cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以5℃/min的速度升溫到500℃，于此溫度下保溫30min，自然冷卻到室溫，即形成SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。
將經(jīng)過預(yù)處理的載玻片，浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為2.2 cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以5℃/min的速度升溫到500℃，于此溫度下保溫30min，自然冷卻到室溫；再浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為2.2cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以5℃/min的速度升溫到500℃，于此溫度下保溫30min，自然冷卻到室溫，即形成TiO2(1)/SnO2(1)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。
對制得的TiO2(1)、SnO2(1)、SnO2(1)/TiO2(1)及TiO2(1)/SnO2(1)薄膜樣品進行電鏡分析的結(jié)果表明，薄膜催化劑表面均勻。薄膜的紫外-可見光譜(見附

圖1)表明SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜的吸收閾值與TiO2基本相同，但吸收強度略有增加。甲醛的靜態(tài)氣相光催化降解實驗(甲醛初始濃度為13μM，254nm處光強為116μW/cm2)表明(見附圖2)，30min時SnO2(1)/TiO2(1)薄膜的轉(zhuǎn)化率為100％；SnO2(1)半導(dǎo)體薄膜的轉(zhuǎn)化率為1％；TiO2(1)半導(dǎo)體薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為5％；TiO2(1)/SnO2(1)薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為8％；由混合溶膠法(復(fù)合型)制備出的SnO2-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為10％。說明SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的光催化活性要高于純的SnO2或TiO2薄膜，并且也高于由混合溶膠法(復(fù)合型)制備出的SnO2-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。并且復(fù)合的順序很重要，以先鍍SnO2薄膜再鍍TiO2薄膜的方式得到的SnO2/TiO2復(fù)合光催化劑活性最好。
實施例二TiO2溶膠及SnO2溶膠的制備如實施例一。
(1)TiO2(3)及SnO2(3)薄膜的制備將經(jīng)過預(yù)處理的不銹鋼片，浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為1.5cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫60min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍3次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到TiO2(3)薄膜。
將經(jīng)過預(yù)處理的不銹鋼片，浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為1.5cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫60min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍3次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(3)薄膜。
(2)SnO2(4)/TiO2(4)及TiO2(4)/SnO2(4)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的制備將經(jīng)過預(yù)處理的不銹鋼片，浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為1.5cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫60min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍3次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(3)薄膜。將SnO2(3)薄膜，浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為1.5cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫60min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍3次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(3)/TiO2(3)薄膜。
對制得的TiO2(3)、SnO2(3)、SnO2(3)/TiO2(3)及TiO2(3)/SnO2(3)薄膜樣品進行拉曼光譜分析(見附圖3)表明，純TiO2薄膜為銳鈦礦型結(jié)構(gòu)；純SnO2薄膜為金紅石型結(jié)構(gòu)；復(fù)合半導(dǎo)體薄膜既體現(xiàn)出銳鈦礦型TiO2的特征峰又體現(xiàn)出金紅石型SnO2的特征峰，是兩者的混晶。SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的俄歇電子能譜(見附圖4)表明，SnO2、TiO2兩種半導(dǎo)體薄膜在界面處存在著擴散。甲醛的靜態(tài)氣相光催化降解實驗(甲醛初始濃度為40μM，254nm處光強為116μW/cm2)表明，15min時SnO2(3)/TiO2(3)薄膜的轉(zhuǎn)化率為60％；SnO2(3)半導(dǎo)體薄膜的轉(zhuǎn)化率為4％；TiO2(3)半導(dǎo)體薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為20％；TiO2(3)/SnO2(3)薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為10％，說明SnO2(3)/TiO2(3)復(fù)合樣品的活性大于純樣品，并且以先鍍SnO2薄膜再鍍TiO2薄膜的方式得到的SnO2/TiO2復(fù)合光催化劑活性好。
實施例三TiO2溶膠及SnO2溶膠的制備如實施例一。
(1)TiO2(2)及SnO2(2)薄膜的制備將經(jīng)過預(yù)處理的硅片，浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為6.0cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫10min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍2次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到TiO2(2)薄膜。
將經(jīng)過預(yù)處理的硅片，浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為6.0cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫10min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍2次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(2)薄膜。
(2)[SnO2(1)/TiO2(1)]×2及[TiO2(1)/SnO2(1)]×2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的制備將經(jīng)過預(yù)處理的硅片，浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為6.0cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫10min，自然冷卻到室溫，再浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為6.0cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫10min，自然冷卻到室溫，得到SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合薄膜光催化劑。如此進行2個循環(huán)，得到[SnO2(1)/TiO2(1)]×2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。
將經(jīng)過預(yù)處理的硅片，浸于TiO2溶膠中，用提拉法(速度為6.0cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫10min，自然冷卻到室溫，再浸于SnO2溶膠中，用提拉法(速度為6.0cm/min)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫10min，自然冷卻到室溫，得到TiO2(1)/SnO2(1)復(fù)合薄膜光催化劑。如此進行2個循環(huán)，得到[TiO2(1)/SnO2(1)]×2復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。
對TiO2(2)、SnO2(2)、[SnO2(1)/TiO2(1)]×2及[TiO2(1)/SnO2(1)]×2薄膜進行的甲醛靜態(tài)氣相光催化降解實驗(甲醛初始濃度為30μM，254nm處光強為116μW/cm2)表明，20min時[SnO2(1)/TiO2(1)]×2薄膜的轉(zhuǎn)化率為72％；SnO2(2)半導(dǎo)體薄膜的轉(zhuǎn)化率為8％；TiO2(2)半導(dǎo)體薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為15％；[TiO2(1)/SnO2(1)]×2薄膜光催化劑的轉(zhuǎn)化率為12％，說明[SnO2(1)/TiO2(1)]×2復(fù)合樣品的活性大于純樣品，并且以先鍍SnO2薄膜再鍍TiO2薄膜的方式得到的交替[SnO2(1)/TiO2(1)]×2復(fù)合光催化劑活性好。
實施例四TiO2溶膠及SnO2溶膠的制備如實施例一。
(1)TiO2(8)及SnO2(1)薄膜的制備將TiO2溶膠滴到預(yù)處理的載玻片上，用勻膠法(速度為3500rpm，40s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以4℃/min的速度升溫到450℃，于此溫度下保溫40min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍8次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到TiO2(8)薄膜。
將SnO2溶膠滴到預(yù)處理的載玻片上，用勻膠法(速度為3500rpm，40s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以4℃/min的速度升溫到450℃，于此溫度下保溫40min，自然冷卻到室溫，得到SnO2(1)薄膜。
(2)SnO2(1)/TiO2(8)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的制備將SnO2溶膠滴到預(yù)處理的載玻片上，用勻膠法(速度為3500rpm，40s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以4℃/min的速度升溫到450℃，于此溫度下保溫40min，自然冷卻到室溫，再用勻膠法(速度為3500rpm，40s)鍍TiO2膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以4℃/min的速度升溫到450℃，于此溫度下保溫40min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍TiO2膜8次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(1)/TiO2(8)薄膜。
對TiO2(8)、SnO2(1)及SnO2(1)/TiO2(8)薄膜進行的甲醛靜態(tài)氣相光催化降解實驗(甲醛初始濃度為13μM，254nm處光強為116μW/cm2)表明，20min時SnO2(1)/TiO2(8)的轉(zhuǎn)化率為88％；TiO2(8)的轉(zhuǎn)化率為90％；SnO2(3)的轉(zhuǎn)化率為10％，說明SnO2/TiO2復(fù)合樣品中TiO2層的厚度達到一定值時，催化活性與純的具有相當厚度的TiO2樣品活性相差不多，即SnO2/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體中TiO2層的厚度有一飽和值。
實施例五TiO2溶膠及SnO2溶膠的制備如實施例一。
(1)TiO2(1)及SnO2(8)薄膜的制備將TiO2溶膠滴到預(yù)處理的硅片上，用勻膠法(速度為1500rpm，60s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，得到TiO2(1)薄膜。
將SnO2溶膠滴到預(yù)處理的硅片上，用勻膠法(速度為1500rpm，60s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍8次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(8)薄膜。
(2)SnO2(1)/TiO2(1)、SnO2(8)/TiO2(1)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的制備將SnO2溶膠滴到預(yù)處理的硅片上，用勻膠法(速度為1500rpm，60s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，再用勻膠法鍍(速度為1500rpm，60s)TiO2膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，得到SnO2(1)/TiO2(1)薄膜。
將SnO2溶膠滴到預(yù)處理的硅片上，用勻膠法(速度為1500rpm，60s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍8次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(8)薄膜；在SnO2(8)膜上再用勻膠法(速度為1500rpm，60秒)鍍TiO2膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3℃/min的速度升溫到400℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，得到SnO2(8)/TiO2(1)薄膜。
對TiO2(1)、SnO2(8)、SnO2(1)/TiO2(1)及SnO2(8)/TiO2(1)薄膜進行的甲醛靜態(tài)氣相光催化降解實驗(甲醛初始濃度為25μM，254nm處光強為116μW/cm2)表明，30min時SnO2(8)/TiO2(1)的轉(zhuǎn)化率為70％；SnO2(1)/TiO2(1)的轉(zhuǎn)化率為68％；TiO2(1)的轉(zhuǎn)化率為3％；SnO2(8)的轉(zhuǎn)化率為1％，說明SnO2/TiO2復(fù)合樣品活性大于純樣品，并且SnO2/TiO2復(fù)合樣品中SnO2層的厚度對光催化活性無影響。
實施例六TiO2溶膠及SnO2溶膠的制備如實施例一。
(1)SnO2(3)/TiO2(3)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的制備將SnO2溶膠滴到預(yù)處理的鋁片上，用勻膠法(速度為4000rpm，30s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍3次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(3)薄膜；在SnO2(3)膜上再用勻膠法(速度為4000rpm，30s)鍍TiO2膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，重復(fù)鍍3次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(3)/TiO2(3)薄膜。
(2)[SnO2(1)/TiO2(1)]×3復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑的制備將SnO2溶膠滴到預(yù)處理的鋁片上，用勻膠法(速度為4000rpm，30s)進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，再用勻膠法(速度為4000rpm，30s)鍍TiO2膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以10℃/min的速度升溫到600℃，于此溫度下保溫20min，自然冷卻到室溫，得到SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合薄膜光催化劑。如此進行3個循環(huán)，得到[SnO2(1)/TiO2(1)]×3復(fù)合半導(dǎo)體薄膜光催化劑。
對SnO2(3)/TiO2(3)及[SnO2(1)/TiO2(1)]×3進行的甲醛靜態(tài)氣相光催化降解實驗(甲醛初始濃度為13μM，254nm處光強為116μW/cm2)表明，20 min時SnO2(3)/TiO2(3)的轉(zhuǎn)化率為80％；[SnO2(1)/TiO2(1)]×3的轉(zhuǎn)化率也為80％，說明SnO2/TiO2復(fù)合樣品的復(fù)合方式對樣品的催化活性影響不大。
權(quán)利要求
1.一種SnO2(n)/TiO2(n)界面復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)將經(jīng)過預(yù)處理的基底浸于SnO2溶膠中，用提拉法進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3～10℃/min的速度升溫到400～600℃，于此溫度下保溫10～60min，自然冷卻到室溫，即形成SnO2薄膜光催化劑；重復(fù)鍍n次，每鍍一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(n)薄膜；(2)將SnO2(n)薄膜浸于TiO2溶膠中，按步驟(1)進行鍍膜和熱處理，重復(fù)n次，每一次均在馬弗爐中進行煅燒，得到SnO2(n)/TiO2(n)復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于按步驟(1)的基本方法先制備TiO2(n)薄膜，然后將TiO2(n)薄膜浸于SnO2溶膠中，再進行鍍膜和熱處理，重復(fù)n次，則可形成TiO2(n)/SnO2(n)半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于n＝1～8。
4.一種[SnO2(1)/TiO2(1)]×n界面復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑的制備方法，該方法包括如下步驟(1)將經(jīng)過預(yù)處理的基底浸于SnO2溶膠中，用提拉法或勻膠法進行鍍膜，在空氣室溫下自然干燥后，在空氣氣氛條件下進行煅燒，以3～10℃/min的速度升溫到400～600℃，于此溫度下保溫10～60min，自然冷卻到室溫，即形成SnO2(1)薄膜光催化劑；(2)將SnO2(1)薄膜浸于TiO2溶膠中，按步驟(1)進行鍍膜和熱處理，得到結(jié)構(gòu)式為SnO2(1)/TiO2(1)的單個單元結(jié)復(fù)合薄膜光催化劑；(3)將SnO2(1)/TiO2(1)復(fù)合薄膜光催化劑重復(fù)進行步驟(1)和(2)處理，得到[SnO2(1)/TiO2(1)]×2復(fù)合薄膜光催化劑，如此重復(fù)鍍n個單元結(jié)，得到[SnO2(1)/TiO2(1)]×n復(fù)合薄膜光催化劑。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于先在基底上鍍TiO2(1)薄膜，再鍍SnO2(1)薄膜，得到結(jié)構(gòu)式為TiO2(1)/SnO2(1)的單個單元結(jié)復(fù)合薄膜光催化劑，如此重復(fù)鍍n個單元結(jié)，得到[TiO2(1)/SnO2(1)]×n復(fù)合薄膜光催化劑。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于n＝1～8。
全文摘要
界面復(fù)合半導(dǎo)體納米薄膜光催化劑的制備方法，涉及一種利用溶膠－凝膠法制備SnO
文檔編號B01J37/02GK1404919SQ02146779
公開日2003年3月26日 申請日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者朱永法, 尚靜 申請人:清華大學