本發(fā)明屬于光催化領域，涉及的是負載硫化鎘和二硫化鉬二氧化鈦纖維的制備方法。

背景技術：

隨著現(xiàn)在工業(yè)社會的快速發(fā)展，在物質生活得到提高的同時，環(huán)境問題卻不容樂觀。對于廢棄化學排放物的處理得到越來越多的關注。染料廢水是主要的有害工業(yè)廢水之一。在眾多半導體光催化材料中，tio2因為高穩(wěn)定性、無毒、無二次污染和低成本等優(yōu)點，在氣體和水體污染物處理和光能轉換等方面都有很大的應用價值。

但tio2有兩個明顯的不足:一是帶隙較寬(銳鈦礦eg＝3.2ev)，只能吸收λ<387.5nm的紫外光，太陽光利用率低；二是光生電子與空穴容易復合。解決這些不足，一般會將tio2進行摻雜，表面負載半導體，染料敏化或者負載金屬。

合成tio2的方法有很多，如固相法，溶膠凝膠法，水熱法，高壓靜電紡絲法。其中，利用高壓靜電紡絲法可以方便的合成連續(xù)的一維微/納米纖維。采用一維的二氧化鈦纖維作為基體，由于其長徑比較大，相對簡單的納米顆粒，更易于從反應后的體系中分離回收，從而多次使用。

負載半導體的方法，通常有浸漬法，回流法，物理(化學)氣相沉積法，水熱法等等。其中水熱法是指在反應釜內，以水為介質，通過加熱，形成一個高溫高壓的環(huán)境。通過水熱法負載納米材料，相對其他的方法更為環(huán)保，反應條件簡單溫和，容易調控，產物團聚少，分散性好。

半導體cds的帶隙在2.4ev，在可見光范圍內具有光催化性。但是硫化鎘本身比表面積小，易被光腐蝕。將比表面積大的二氧化鈦納米纖維與硫化鎘復合，形成tio2/cds復合結構具有獨特的優(yōu)勢，能夠有效分離電子空穴對。

mos2是類石墨烯型，有超細層狀結構，帶隙在1.89ev。納米尺度的mos2具有比微米尺度mos2更為優(yōu)異的催化性能，在tio2/cds表面負載mos2納米片就可以使合成的樣品具有較大的吸附性和一定的抗腐蝕性，有利于光催化劑的優(yōu)化使用。

本發(fā)明采用高壓靜電法制備二氧化鈦纖維，再利用水熱法，半胱氨酸作為硫化劑和螯合劑，在二氧化鈦纖維表面負載硫化鎘。同理，利用硫脲作硫化劑，在纖維表面再次負載二硫化鉬，得到了負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維。目前該方法未有報道。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是關于負載硫化鎘和二硫化鉬二氧化鈦纖維的制備方法。合成的三元復合催化劑tio2/cds/mos2的光催化的光吸收范圍，可擴大到可見光范圍，同時，該催化劑具有比表面積大，易分離，可回收，光催化效率高等優(yōu)點。合成的催化劑周期較短，產品均一穩(wěn)定，可降解染料類有機物，具有優(yōu)異的光催化活性。

本發(fā)明采用高壓靜電法制備二氧化鈦纖維，先利用高壓靜電，將前驅體溶膠拉伸成纖維狀，然后通過燒結得到純的二氧化鈦纖維；再通過水熱法，半胱氨酸作為硫化劑和螯合，在二氧化鈦纖維表面負載硫化鎘。同理，利用硫脲作硫化劑，在纖維表面再次負載二硫化鉬，得到了負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維。

具體步驟為：

(1)將一定量的鈦酸正丁酯，乙酰丙酮，pvp，無水乙醇，混合攪拌一夜后，制得前驅體溶膠，通過靜電紡絲機得到纖維薄膜；

(2)將步驟(1)獲得的纖維薄膜低溫干燥，再在450℃保溫5小時，得到二氧化鈦纖維；

(3)將由步驟(2)獲得的產物與硝酸鎘，半胱氨酸和純水，混合攪拌均勻，轉移至反應釜內，在120℃保溫12小時，然后離心洗滌干燥，得到負載硫化鎘的二氧化鈦纖維；

(4)將由步驟(3)獲得的產物與鉬酸銨，硫脲和純水，混合攪拌均勻，轉移至反應釜內，在120℃保溫12小時，然后洗滌干燥，得到負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維。

3、如權利要求2所述一種負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維的制備方法，其特征在于靜電紡絲的前驅體溶膠中，鈦酸四丁酯，乙酰丙酮，聚乙烯吡咯烷酮在乙醇中的含量分別為0.4g/ml，0.2g/ml，0.08g/ml。

4、如權利要求2所述一種負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維的制備方法，其特征在于靜電紡絲機紡絲，噴頭尖端與接收板的距離為15cm，電壓為10到14kv。

5、如權利要求2所述一種負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維的制備方法，其特征在于利用水熱法負載硫化鎘時，二氧化鈦纖維在水中的含量為5g/l，硝酸鎘與半胱氨酸的摩爾數(shù)為1：3，硝酸鎘與二氧化鈦的摩爾數(shù)之比小于1。

6、如權利要求2所述的一種負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維的制備方法，其特征在于利用水熱法負載二硫化鉬時，負載硫化鎘的二氧化鈦纖維在水中含量為2.5g/l，硫脲與鉬酸銨的質量比為2：1，鉬酸銨與二氧化鈦的摩爾數(shù)之比小于1。

制備出的復合材料中，二氧化鈦纖維不規(guī)則排列，直徑在200～500nm，長度大于1微米，有斷裂，纖維表面負載了顆粒狀的硫化鎘，最外層負載了極細的片狀的二硫化鉬。

本發(fā)明提供的負載硫化鎘，二硫化鉬的二氧化鈦纖維的制備特點是：

(1)步驟簡單明了，反應物簡單，團聚少，易于控制，通過靜電紡絲法制備二氧化鈦納米纖維，再通過兩步水熱法完成二氧化鈦纖維和硫化鎘和二硫化鉬的復合。并且，可以控制實驗參數(shù)，調節(jié)復合材料表面負載物的含量。

(2)所得到的三元復合材料中，二氧化鈦纖維不規(guī)則排列，纖維表面負載了顆粒狀的硫化鎘，最外層負載了片狀的二硫化鉬。這種結構和性能的復合材料容易從反應體系中分離回收，在光催化降解水污染物，及制氫，電催化，和傳感器領域有所應用。

附圖說明

圖1是實施例1中產品的x射線衍射圖，其中，曲線1代表純二氧化鈦纖維，曲線2代表負載了硫化鎘的二氧化鈦纖維，曲線3代表負載了硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維；

圖2是實施例1中純二氧化鈦纖維的掃描電鏡照片；

圖3是實施例1中表面負載硫化鎘的二氧化鈦纖維的掃描電鏡照片；

圖4是實施例1中負載了硫化鎘和硫化鉬的二氧化鈦纖維的掃描電鏡照片；

圖5是實施例1中產品的紫外可見漫反射圖譜，曲線1代表純二氧化鈦纖維，曲線2代表負載了硫化鎘的二氧化鈦纖維，曲線3代表負載了硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維。

下面將結合具體實施方式進一步對本發(fā)明進行說明。

實施例1

本實施方式的制備方法步驟為：

(1)將4ml鈦酸正丁酯和2ml乙酰丙酮，0.8gpvp分別溶入10ml無水乙醇中，攪拌均勻，制得前驅體溶膠；

(2)將步驟(1)獲得的適量的溶膠注入液體供給裝置(注射器)中，噴頭尖端與接收板的距離為15cm，施加12kv的電壓，得到纖維薄膜；

(3)將步驟(2)獲得的纖維薄膜在小于45℃的低溫下干燥12h，再將其置于管式爐內，1℃/min升溫，450℃下保溫5小時取出后，研磨，得到tio2纖維；

(4)將步驟(3)獲得的二氧化鈦纖維取100mg，與77.5mg的硝酸鎘，90mg的半胱氨酸，分散在20ml的純水中，攪拌均勻后轉移至30ml的反應釜內；

(5)在120℃的烘箱內保溫12小時，取出用蒸餾水，乙醇洗滌，離心，60℃烘干，得到負載硫化鎘的二氧化鈦纖維；

(6)將步驟(5)獲得的負載了硫化鎘的二氧化鈦纖維取50mg，與20mg鉬酸銨，40mg硫脲分散在20ml的純水中，攪拌均勻后轉移至30ml的反應釜內；

(7)在120攝氏度的烘箱內保溫12小時，取出用蒸餾水，乙醇洗滌，離心，60℃烘干，得到負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維。

實施例2

本實施方式的制備方法步驟為：

(1)將4ml鈦酸正丁酯和2ml乙酰丙酮，0.8gpvp分別溶入10ml無水乙醇中，攪拌均勻，制得前驅體溶膠；

(2)將步驟(1)獲得的適量的溶膠注入液體供給裝置(注射器)中，噴頭尖端與接收板的距離為15cm，施加12kv的電壓，得到纖維薄膜；

(3)將步驟(2)獲得的纖維薄膜在小于45℃的低溫下干燥12h，再將其置于管式爐內，1℃/min升溫，450℃下保溫5小時取出后，研磨，得到tio2纖維；

(4)將步驟(3)獲得的二氧化鈦纖維取100mg，與62mg的硝酸鎘，72mg的半胱氨酸，分散在20ml的純水中，攪拌均勻后轉移至30ml的反應釜內；

(5)在120攝氏度的烘箱內保溫12小時，取出用蒸餾水，乙醇洗滌，離心，60℃烘干，得到負載硫化鎘的二氧化鈦纖維；

(6)將步驟(5)獲得的負載了硫化鎘的二氧化鈦纖維取50mg，與25mg鉬酸銨，50mg硫脲分散在20ml的純水中，攪拌均勻后轉移至30ml的反應釜內；

(7)在120攝氏度的烘箱內保溫12小時，取出用蒸餾水，乙醇洗滌，離心，60℃烘干，得到負載硫化鎘和二硫化鉬的二氧化鈦纖維。