阅读说明：本技术 一种碳纤维布@SnO2@SnS2异质结及其制备方法 (Carbon fiber cloth @ SnO2@SnS2Heterojunction and method for manufacturing the same ) 是由 吴小平 张亦哲 崔灿 刘静研 王顺利 金明泽 徐一峰 冉开灿 于 2020-03-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于纳米材料领域,特别是涉及一种碳纤维布@SnO<Sub>2</Sub>@SnS<Sub>2</Sub>异质结及其制备方法,制备方法包括以下步骤：步骤一,利用磁控溅射法,在碳纤维布上溅射形成一层SnO<Sub>2</Sub>薄膜,并置于管式炉退火处理,得到碳纤维布@SnO<Sub>2</Sub>；步骤二,将四氯化锡和硫代乙酰胺溶于乙醇和醋酸的混合溶液中,搅拌一定时间,形成溶液A；步骤三,将溶液A和碳纤维布@SnO<Sub>2</Sub>装入反应釜中,放入恒温干燥箱中,一定温度下反应数小时；步骤四,让反应釜自然冷却至室温,用乙醇与去离子水分别洗涤多次,干燥,得到碳纤维布@SnO<Sub>2</Sub>@SnS<Sub>2</Sub>异质结。制备方法简单,重复性高,成本低,反应周期短,且对环境无污染,产品为柔性结构,可应用于光催化领域,并于光催化剂的回收,可作为光电探测器。(The invention belongs to the field of nano materials, and particularly relates to carbon fiber cloth @ SnO 2 @SnS 2 A heterojunction and a method for making the same, the method comprising the steps of: firstly, sputtering a layer of SnO on carbon fiber cloth by utilizing a magnetron sputtering method 2 Film and annealing treatment in a tube furnace to obtain carbon fiber cloth @ SnO 2 (ii) a Dissolving tin tetrachloride and thioacetamide in a mixed solution of ethanol and acetic acid, and stirring for a certain time to form a solution A; step three, mixing the solution A and carbon fiber cloth @ SnO 2 Putting the mixture into a reaction kettle, putting the reaction kettle into a constant-temperature drying box, and reacting for several hours at a certain temperature; step four, naturally cooling the reaction kettle to room temperature, washing the reaction kettle with ethanol and deionized water for multiple times respectively, and drying to obtain carbon fiber cloth @ SnO 2 @SnS 2 A heterojunction. The preparation method is simple, the repeatability is high, the cost is low, the reaction period is short, no pollution is caused to the environment, the product is of a flexible structure, and the product can be applied to the field of photocatalysis, can be used as light after the recovery of the photocatalystAn electrical detector.)

一种碳纤维布@[email protected]异质结及其制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体，涉及一碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结及其制备方法。

背景技术

在过渡金属硫化物中，SnS₂是带隙宽度为2.2-2.5eV的n型半导体材料，每 层Sn原子通过较强的Sn-S共价键与S原子相连接，层与层之间则是通过较弱 的范德华力相连。由于其具有储量丰富、价格低廉、光催化效率高和储能容量大 等优点，具有较好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是提供一种工艺简单、成本低、反应周期短、 均匀的碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结及其制备方法。

一种碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结制备方法，包括以下步骤：

步骤一，利用磁控溅射法，在碳纤维布上溅射形成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉退火处理，得到碳纤维布@SnO₂；

步骤二，将四氯化锡和硫代乙酰胺溶于乙醇和醋酸的混合溶液中，搅拌一定时间，形成溶液A；

步骤三，将溶液A和碳纤维布@SnO₂装入反应釜中，放入恒温干燥箱中，一定温度下反应数小时；

步骤四，让反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

进一步地，步骤一所述的溅射时间为2-10小时，退火温度为300-500℃，退火时间为1-8小时。

进一步地，步骤二所述的四氯化锡的量为0.035-3.5g；硫代乙酰胺的量为0.01875-1.875g。

进一步地，步骤二所述乙醇的量为10-100ml；醋酸的量为0.5-5ml；搅拌时间为10-60min。

进一步地，所述步骤三的反应温度为100-200℃；反应时间为8-20小时。

本发明的有益效果：本发明的碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结的制备方法，磁控溅射法辅助液相法制备而成碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结，制备方法简单，重复性高，成本低，反应周期短，且对环境无污染。制备出的碳纤维布与SnO₂@SnS₂异质结结合牢固，SnO₂@SnS₂异质结分布于碳纤维的外周，SnO₂@SnS₂异质结大小均匀、尺寸可调、分散良好，可应用于光催化、气敏、吸附、光电探测、太阳能电池以及储能等领域。

附图说明

图1是实施例1所制备碳纤维布@SnO₂的扫描电子显微镜(SEM)照片。

图2是实施例1所制备碳纤维布@SnO₂@SnS₂的扫描电子显微镜(SEM)照片。

具体实施方式

以下通过具体实施例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不意味着本发明局限于这些实施例。

实施例1：

一种碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结制备方法，其步骤包括：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中 450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将 0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

本发明实施例的制备方法，通过磁控溅射方法再碳纤维布上形成一层SnO₂薄膜，进一步通过退火处理，形成结晶性较好的SnO₂晶体，如图1所示，SnO₂晶体在碳纤维外周分布均匀，且结合牢固；进一步通过水热法，在SnO₂晶体上形成一层SnS₂，并形成SnO₂@SnS₂异质结。碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结有若干个碳纤维@SnO₂@SnS₂异质结构成，SnO₂@SnS₂异质结呈片状分布于碳纤维的外周，如图2所示，碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结尺寸比较均匀，SnO₂@SnS₂异质结片的厚度为20nm-50nm。碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结为柔性结构，可应用于光催化领域，并于光催化剂的回收，可作为光电探测器，具有柔性结构，可用于穿戴，并于广泛的应用。

实施例2：

该实施例与实施例1的区别在于步骤一中溅射时间改变为6小时，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射6小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例3：

该实施例与实施例1的区别在于步骤一中退火温度改变为350℃，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中350℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例4：

该实施例与实施例1的区别在于步骤一中退火时间改变为6℃，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火6小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于 33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应 12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例5：

该实施例与实施例1的区别在于步骤二中四氯化锡和硫代乙酰胺改变为 0.07g和0.0375g，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.07g四氯化锡和0.0375g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌 30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例6：

该实施例与实施例1的区别在于步骤二中乙醇和醋酸改变为67ml和3ml，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于67ml乙醇和3ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例7：

该实施例与实施例1的区别在于步骤二中搅拌时间改变为60min，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌60min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例8：

该实施例与实施例1的区别在于步骤一到步骤三中反应时间改变为16h，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应16h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例9：

该实施例与实施例1的区别在于步骤三中反应温度改变为120℃，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，120℃下反应12h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。

实施例10：

该实施例与实施例1的区别在于步骤四中反应时间分别改变为8h，其他与实施例1相同，具体如下：步骤一，利用磁控溅射法，溅射9小时后，在碳纤维布上现成一层SnO₂薄膜，并置于管式炉中450℃下退火4小时，得到SnO₂薄膜结晶性好的碳纤维布@SnO₂；步骤二，将0.35g四氯化锡和0.1875g硫代乙酰胺溶于33.5ml乙醇和1.5ml醋酸的混合溶液中，搅拌30min后，形成溶液A；步骤三，将A溶液和碳纤维布@SnO₂一起装入反应釜，在恒温干燥箱中，160℃下反应8h；步骤四，待反应釜自然冷却至室温，用乙醇与去离子水分别洗涤多次，干燥，得到碳纤维布@SnO₂@SnS₂异质结。