本發明涉及環保技術領域，具體涉及一種納米二氧化鈦/二硫化鉬復合材料薄膜的制備方法。
背景技術：
光催化反應以半導體為催化劑被認為是一項綠色的治污技術，在眾多半導體材料中，二氧化鈦是最有潛力的光催化劑，但由于二氧化鈦為寬帶隙半導體(～3.2eV)，僅能吸收3～5％太陽光；同時，在二氧化鈦中光生電子-空穴極易復合，使得二氧化鈦光催化劑對太陽能利用率較低。
鑒于此，人們采用很多方法對二氧化鈦改性以及提升其性能，其中最多的有三種，一是材料結構本身納米化，納米材料的表面效應和量子尺寸效應使材料的性質發生改變；二是貴金屬修飾，通過溶膠摻雜(Nakata K，2009Mater.Lett 631628)、金屬離子注入(Zheng S K.2002Vacuum65155)、共濺射表面修飾(Zhang X W，2005Mater.Chem.Phys.9173)的方法將銀、銅、鉑等貴金屬修飾在二氧化鈦表面。由于納米材料的比表面積較大，吸附能力較強，合成樣品的表面會殘留較多的有機試劑分子，單純的貴金屬和二氧化鈦的納米復合材料的優越性難以充分發揮。三是半導體材料復合。二硫化鉬具有優異的催化性能，一直備受關注，當二硫化鉬的尺寸到達納米尺度后，其在可見光區存在良好的吸收，可以直接利用太陽光降解污染物。目前與二氧化鈦復合的主要是二硫化鉬納米片，由于二硫化鉬納米片/二氧化鈦復合材料中二硫化鉬的邊緣層較活潑，因而反應活性高、化學穩定性差，在污染物處理過程中，易發生自身的分解，導致環境的二次污染，也不利于催化劑的回收和再利用。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種納米二氧化鈦/二硫化鉬復合材料薄膜的制備方法，通過降低二氧化鈦的禁帶寬度、生成II型交錯方式的異質結結構以及減少符合中心的產生，提高光催化活性和光利用率；通過生成二硫化鉬納米球提高復合材料的長期穩定性。
本發明采取的技術方案：一種納米二氧化鈦/二硫化鉬復合材料薄膜的制備方法，第一步：用2-丙醇稀釋異丙氧基鈦，得到溶液A；
第二步：把溶液A逐滴加入到2-丙醇水溶液中，靜置10h-12h得到溶液B；
第三步：將CATB在攪拌中溶于去離子水，隨后邊攪拌邊將GOS加入到CATB溶液中，攪拌24h，獲得溶液C；
第四步：邊攪拌邊將鉬酸鈉加入溶液C中，接著超聲30min后加入硫脲，再次超聲直到獲得均勻的溶液D；
第五步：向溶液D中加入去離子水得到溶液E，使得E溶液中CTAB的濃度保持在0.02mol/L；
第六步：將溶液E轉移到聚四氟乙烯反應釜中在220℃反應24h獲得溶液F，待反應釜自然冷卻到室溫后，把溶液F轉移到燒杯中；
第七步：對溶液F做離心分離處理，得到黑色固體產物G；
第八步：先用去離子水清洗3次黑色固體產物G，再用無水乙醇清洗3次；
第九步：無水乙醇清洗后的黑色固體產物G放入真空干燥箱中80℃干燥12h；
第十步：干燥后的黑色固體產物G在管式爐中氬氣氛圍下800℃熱處理2h得到球形結構的二硫化鉬；
第十一步：把溶液B與球形結構的二硫化鉬混合在2-丙醇水溶液中，快速攪拌10h，獲得溶液H；
第十二步：將溶液H放入反應釜，在150℃-250℃下反應25h獲得溶液I，待反應釜自然冷卻到室溫后，把溶液I轉移到燒杯中；
第十三步：對溶液I做離心分離處理，得到物質J；
第十四步：用去離子水把物質J洗滌3次后，放在真空干燥箱中100℃-150℃下干燥20h，得到物質K；
第十五步：把物質K放入去離子水中，做超聲處理使兩者均勻混合，得到膠體L；
第十六步：把膠體K噴涂在粗化的不銹鋼網上形成納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜，空氣中干燥30min；
第十七步：重復第十六步，使納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜厚度為500-600nm；
第十八步：以硝酸銀溶液為電化學沉積電解液，不銹鋼網為陰極，石墨為陽極，將銀納米顆粒沉積于納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜上，得到銀納米顆粒反點陣列的納米二氧化鈦/二硫化鉬復合材料薄膜。
所述的溶液B與球形結構的二硫化鉬混合時，二硫化鉬的質量分數為2％-10％。
所述的2-丙醇水溶液，2-丙醇和水的體積比為2∶1-2∶3。
所述的膠體E在噴涂時的噴涂功率為100W，噴涂壓力為0.3-1.8kg/cm2。
所述的快速攪拌轉速為3000r/min-5000r/min。
有益效果：
1.在二氧化鈦禁帶中引入二硫化鉬雜質能級，降低二氧化鈦的禁帶寬度，提高對可見光的吸收率；
2.在納米二氧化鈦/二硫化鉬薄膜表面沉積銀反點陣列，光生電子就會從二氧化鈦向銀遷移，使得光生電子和空穴得以分離，減少復合中心產生，提高光量子效率和光催化活性；
3.二氧化鈦，二硫化鉬的價帶頂和導帶底會形成II型交錯方式的異質結結構不僅可以增加可見光的響應范圍，而且在可見光激勵產生電子-空穴對時，避免光生載流子的快速復合；
4.相對于片狀結構的二硫化鉬，球形結構的二硫化鉬具有更好的穩定性。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明。
首先將正硅酸乙酯(2.4mmol)在攪拌中溶于60ml去離子水，隨后邊攪拌邊將氧化石墨烯(6mmol)加入到正硅酸乙酯溶液中。混合物攪拌24h以便正硅酸乙酯吸附于氧化石墨烯表面。之后鉬酸鈉(3mmol)在攪拌中溶于混合物，超聲30min后加入硫脲(12mmol)并再次超聲30min以得到均勻的溶液。接著加入去離子水直至混合物的體積約為120ml(使得CTAB的濃度保持在0.02mol/l)并轉移到200ml聚四氟乙烯反應釜中在220℃反應24h。待反應釜自然冷卻至室溫后，離心洗滌分離得到黑色固體產物，用去離子水和無水乙醇各清洗3次并在真空干燥箱中80℃干燥12h。最后產物在管式爐中氬氣氛圍下800℃熱處理2h得到二硫化鉬。
實施例1：
量取5ml異丙氧基鈦，用45ml的2-丙醇稀釋，得到溶液A，將溶液A逐滴加入到26ml2-丙醇和26ml水混合溶液中，放置12h，得到溶液B；把溶液B與2wt％的二硫化鉬混合在20毫升體積比為1∶1的2-丙醇水溶液里，3000r/min的轉速下攪拌5h，得到溶液C，再將溶液C放入反應釜，在200℃下反應24h，用去離子水洗滌3次3，在105℃下干燥24h，得到物質D；將物質D加入去離子水中，利用750瓦特超聲均勻混合，得到膠體E；把膠體E噴涂在粗化的不銹鋼網上形成納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜，其中噴涂功率為100w，噴涂壓力為0.6kg/cm2，空氣中干燥30min，該過程重復4次，薄膜厚度為500納米；以硝酸銀溶液為電化學沉積電解液，不銹鋼網為陰極，石墨為陽極，將銀納米顆粒沉積于納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜上，電化學沉積電壓為12v。
實施例2：
量取5ml異丙氧基鈦，用45ml的2-丙醇稀釋，得到溶液A，將溶液A逐滴加入到26ml2-丙醇和26ml水混合溶液中，放置12h，得到溶液B；把溶液B與4wt％的二硫化鉬混合在20ml體積比為1∶1的2-丙醇水溶液里，3000r/min的轉速下攪拌5h，得到溶液C，再將溶液C放入反應釜，在200℃下反應24h，用去離子水洗滌3次3，在105℃下干燥24h，得到物質D；將物質D加入去離子水中，利用750w超聲均勻混合，得到膠體E；把膠體E噴涂在粗化的不銹鋼網上形成納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜，其中噴涂功率為100w，噴涂壓力為0.8kg/cm2，空氣中干燥30min，該過程重復4次，薄膜厚度為500nm；以硝酸銀溶液為電化學沉積電解液，不銹鋼網為陰極，石墨為陽極，將銀納米顆粒沉積于納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜上，電化學沉積電壓為12v。
實施例3：
量取5ml異丙氧基鈦，用45ml的2-丙醇稀釋，得到溶液A，將溶液A逐滴加入到26ml2-丙醇和26ml水混合溶液中，放置12h，得到溶液B；把溶液B與6wt％的二硫化鉬混合在20ml體積比為1∶1的2-丙醇水溶液里，3000r/min的轉速下攪拌5h，得到溶液C，再將溶液C放入反應釜，在200℃下反應24h，用去離子水洗滌3次3，在105℃下干燥24h，得到物質D；將物質D加入去離子水中，利用750w超聲均勻混合，得到膠體E；把膠體E噴涂在粗化的不銹鋼網上形成納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜，其中噴涂功率為100w，噴涂壓力為1.1kg/cm2，空氣中干燥30min，該過程重復4次，薄膜厚度為500nm；以硝酸銀溶液為電化學沉積電解液，不銹鋼網為陰極，石墨為陽極，將銀納米顆粒沉積于納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜上，電化學沉積電壓為12v。
實施例4：
量取5ml異丙氧基鈦，用45ml的2-丙醇稀釋，得到溶液A，將溶液A逐滴加入到26ml2-丙醇和26ml水混合溶液中，放置12h，得到溶液B；把溶液B與8wt％的二硫化鉬混合在20ml體積比為1∶1的2-丙醇水溶液里，3000r/min的轉速下攪拌5h，得到溶液C，再將溶液C放入反應釜，在200℃下反應24h，用去離子水洗滌3次3，在105℃下干燥24h，得到物質D；將物質D加入去離子水中，利用750w超聲均勻混合，得到膠體E；把膠體E噴涂在粗化的不銹鋼網上形成納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜，其中噴涂功率為10w，噴涂壓力為1.3kg/cm2，空氣中干燥30min，該過程重復4次，薄膜厚度為500nm；以硝酸銀溶液為電化學沉積電解液，不銹鋼網為陰極，石墨為陽極，將銀納米顆粒沉積于納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜上，電化學沉積電壓為12v。
實施例5：
量取5ml異丙氧基鈦，用45ml的2-丙醇稀釋，得到溶液A，將溶液A逐滴加入到26ml2-丙醇和26ml水混合溶液中，放置12h，得到溶液B；把溶液B與10wt％的二硫化鉬混合在20ml體積比為1∶1的2-丙醇水溶液里，3000r/min的轉速下攪拌5h，得到溶液C，再將溶液C放入反應釜，在200℃下反應24h，用去離子水洗滌3次3，在105℃下干燥24h，得到物質D；將物質D加入去離子水中，利用750w超聲均勻混合，得到膠體E；把膠體E噴涂在粗化的不銹鋼網上形成納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜，其中噴涂功率為100w，噴涂壓力為1.5kg/cm2，空氣中干燥30min，該過程重復4次，薄膜厚度為500nm；以硝酸銀溶液為電化學沉積電解液，不銹鋼網為陰極，石墨為陽極，將銀納米顆粒沉積于納米二氧化鈦/二硫化鉬復合薄膜上，電化學沉積電壓為12v。
以上所述僅為本發明的具體實施方式，并不用于限制本發明，凡在本發明的基礎上，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。