本發(fā)明涉及非化學(xué)計(jì)量氧化物復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

TiO_x是一系列Magneli相鈦氧化物，這種材料電子能隙窄，對(duì)太陽(yáng)光吸收能力強(qiáng)，呈藍(lán)黑色；Magneli相TiO_x導(dǎo)電性能好，其中Ti₄O₇的導(dǎo)電性能最佳，其單晶電導(dǎo)率達(dá)1500S·cm^-1；Ti₄O₇表面氧空位豐富，吸附能力強(qiáng)且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是黑度非常好的活性電極材料。Sn₅O₆帶隙為2.42eV，是一種很有潛力的范德華材料。因此，如何將Ti₄O₇和Sn₅O₆復(fù)合，從而獲得綜合性能包括光吸收性能更好的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料具有突出的實(shí)用價(jià)值。但在現(xiàn)有技術(shù)中并未能制備出純Sn₅O₆及其復(fù)合材料，僅有相關(guān)具有化學(xué)計(jì)量比的SnO₂及TiO₂/SnO₂復(fù)合材料。

基于以上事實(shí)，需要提供一種Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的制備方法，以彌補(bǔ)Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料領(lǐng)域的空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明中首次合成成功了非化學(xué)計(jì)量的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料，且該復(fù)合材料比Ti₄O₇具有更強(qiáng)的近紅外光吸收性能。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種由上述制備方法制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料。

為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

1)將SnCl₄·5H₂O溶于去離子水中，攪拌均勻，得SnCl₄溶液；

2)將Ti₄O₇粉末分散在冰醋酸中，磁力攪拌，得到Ti₄O₇分散液；

3)在磁力攪拌下，將步驟1)配制好的SnCl₄溶液加入到步驟2)得到的Ti₄O₇分散液中，攪拌均勻，得混合液；

4)將步驟3)所得混合液進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為170～190℃，反應(yīng)時(shí)間為16～32h；

5)待反應(yīng)結(jié)束后取出產(chǎn)物，并用乙醇洗滌，然后真空干燥，干燥溫度為60～90℃，干燥時(shí)間為4～8h，得到Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，步驟1)中，所述SnCl₄·5H₂O的加入量為0.1～1mmol，去離子水的加入量為4～8mL。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方式，步驟1)中，所述去離子水的加入量為5mL。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，步驟2)中，所述Ti₄O₇粉末的加入量為0.8～1.2mmol，冰醋酸的加入量為20～30mL。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方式，步驟2)中，所述Ti₄O₇粉末的加入量為1mmol，冰醋酸的加入量為20～25mL。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方式，步驟4)中，所述的反應(yīng)溫度為180～185℃，反應(yīng)時(shí)間為20～24h。

根據(jù)本發(fā)明的更優(yōu)選具體實(shí)施方式，步驟4)中，所述的反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時(shí)間為24h。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方式，步驟5)中，所述的干燥溫度為60～65℃，干燥時(shí)間為6～8h。

根據(jù)本發(fā)明的更優(yōu)選具體實(shí)施方式，步驟5)中，所述的干燥溫度為60℃，干燥時(shí)間為8h。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方式，步驟5)中，所述乙醇洗滌的次數(shù)為三次。

為達(dá)到上述第二個(gè)目的，本發(fā)明提供上述制備方法制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料。

該Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料相比較Ti₄O₇具有改善的近紅外光吸光度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)可見(jiàn)-近紅外光的吸收和利用，有望應(yīng)用于光催化、太陽(yáng)能電池等光電(化學(xué))領(lǐng)域。

如無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明所用各原料均可通過(guò)市售商購(gòu)獲得。此外，本發(fā)明的制備方法中未具體提及的工序及所用設(shè)備均可采用所屬領(lǐng)域中的常規(guī)設(shè)備或參照所屬領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)原料的選擇，選擇SnCl₄·5H₂O與Ti₄O₇為原料，在水熱反應(yīng)過(guò)程中，創(chuàng)造性的利用Ti₄O₇的還原性，并進(jìn)一步對(duì)工藝條件的限定，如SnCl₄·5H₂O與Ti₄O₇加入量、水熱反應(yīng)溫度和時(shí)間等的嚴(yán)格控制，以及分散液分散劑的選擇，從而首次成功制備得到非化學(xué)計(jì)量的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料，且該復(fù)合材料具有優(yōu)異的近紅外光吸收性能，有望應(yīng)用于光催化、太陽(yáng)能電池等光電(化學(xué))領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1示出本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的掃描電鏡圖。

圖2示出本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的XRD譜圖。

圖3示出本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的吸收光譜圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)取0.24mmol的SnCl₄·5H₂O溶于5mL去離子水中，攪拌均勻，得SnCl₄溶液；

2)取1mmolTi₄O₇粉末分散在25mL冰醋酸中，磁力攪拌均勻，得到Ti₄O₇分散液；

3)在磁力攪拌的條件下，將步驟1)配制好的SnCl₄溶液加入到步驟2)得到的Ti₄O₇分散液中，攪拌均勻，得混合液；

4)將步驟3)所得混合液置于反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)的溫度為180℃，反應(yīng)時(shí)間為24h；

5)待反應(yīng)結(jié)束后取出產(chǎn)物，并用乙醇反復(fù)洗滌三次，然后在真空干燥箱中真空干燥，干燥溫度為60℃，干燥時(shí)間為8h，得到Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料。

制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的掃描電鏡圖如圖1所示。

制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的XRD譜圖如圖2所示。從圖2中可知，該復(fù)合材料中含有Ti₄O₇相和Sn₅O₆相。

制備得到的Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的吸收光譜圖如圖3所示。從圖3中可知，本實(shí)施例中的復(fù)合材料在800nm以上波長(zhǎng)范圍內(nèi)，吸光度優(yōu)于純Ti₄O₇在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光度。

實(shí)施例2

一種Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)取0.4mmol的SnCl₄·5H₂O溶于5mL去離子水中，攪拌均勻，得SnCl₄溶液；

2)取0.8mmolTi₄O₇粉末分散在25mL冰醋酸中，磁力攪拌均勻，得到Ti₄O₇分散液；

3)在磁力攪拌的條件下，將步驟1)配制好的SnCl₄溶液加入到步驟2)得到的Ti₄O₇分散液中，攪拌均勻，得混合液；

4)將步驟3)所得混合液置于反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)的溫度為180℃，反應(yīng)時(shí)間為24h；

5)待反應(yīng)結(jié)束后取出產(chǎn)物，并用乙醇反復(fù)洗滌三次，然后在真空干燥箱中真空干燥，干燥溫度為70℃，干燥時(shí)間為7h，得到Ti₄O₇/Sn₅O₆復(fù)合材料。所得復(fù)合材料的形貌、相組成及光吸收性能與實(shí)施例1相近。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。