CN104475116A - 二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，属于纳米材料的制备方法，步骤：（1）清洗基底材料表面并晾干，将基底材料加入水热反应釜中的混合溶液A中，在100~120℃下反应8~12h，形成针铁矿纳米棒阵列；（2）将表面生长有针铁矿纳米棒阵列的基底材料取出用去离子水清洗后移到箱式电阻炉中，在400~450℃下保温1~2h，形成排列有序的三氧化二铁纳米棒阵列；（3）将表面生长有三氧化二铁纳米棒阵列的基底材料放入到放入水热反应釜中的混合溶液B中，在200~220℃下反应1~3h，取出反应后的基底材料清洗并干燥，得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列。本发明操作简单，催化剂易于回收，产率较高且因环境友好而应用广泛。

Description

二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，特别是涉及一种二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法。

背景技术

二氧化锡和三氧化二铁作为两种重要的氧化物半导体材料，其带隙宽度分别为约2.0 eV和3.6 eV，使其在光催化、气敏传感器和锂电池等领域具有广泛的应用。理论计算和实验表明二者所形成的二氧化锡/三氧化二铁异质结构比单组分的三氧化二铁或二氧化锡具有更加优异的光催化和气敏等性能。这是因为单组分的三氧化二铁带隙较窄，可以吸收可见光，但是其价带空穴的氧化能力低；而二氧化锡虽然价带空穴的氧化能力较强，但是由于其带隙较宽(3.8 eV)却只能吸收光波长的范围较窄，因而只能吸收波长较短的紫外光(波长小于330 nm)，对太阳能的利用率很低，严重制约了其实际应用。而如果通过这两种半导体的复合可提高光催化剂的效率，抑制光生电子空穴对的再复合并且可以扩大光催化剂的光吸收范围。把两者的性能优点结合起来，便能形成一种性能优异的催化材料。

复合的半导体异质结构是将两种或两种以上具有不同能带结构的半导体以某种方式结合在一起，形成复合的异质结构。由于二氧化锡和三氧化二铁所形成异质结构界面处导带电位的差异，能够使光生电子和空穴得以有效的分离，从而提高光催化剂的光利用效率 (ACS Nano, 2010, 4:681-688)。相关报道所制备的二氧化锡/三氧化二铁异质结构都是微米或纳米级的粉体，而粉体作为光催化剂的缺点是回收较困难，且工艺较复杂。然而，鲜见将二氧化锡纳米材料复合到三氧化二铁纳米棒阵列上的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种操作简单，易于回收的二氧化锡纳米线修饰三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法。

本发明所采用的技术方案如下：

二氧化锡纳米线修饰三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其实现通过如下步骤：

步骤1：将清洗基底材料去除其表面的有机物并晾干，配制含有0.05~0.1 mol/L三氯化铁以及0.05~0.1 mol/L硫酸钠的混合溶液A，将所述混合溶液A加入到水热反应釜中，而后将所述基底材料加入到水热反应釜中的混合溶液A中，在100~120℃下反应8~12小时，即可在所述基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列；

步骤2：将在步骤1得到的表面生长有针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列的所述基底材料取出用去离子水清洗三次后移到箱式电阻炉中，在400~450℃下保温1~2小时，即可在基底材料表面形成一层排列有序的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列；

步骤3：将在步骤2得到的表面生长有三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列的基底材料放入到含有0.01~0.02 M四氯化锡以及0.25~0.5 M氢氧化钠的混合溶液B中，将放置有三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列的所述混合溶液B加入到水热反应釜中，在200~220℃下反应1~3小时，取出反应后的基底材料清洗并干燥，即可在基底材料表面得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列。

进一步的，在步骤1前将所述基底材料的表面氧化物打磨光滑平整。

进一步的，在步骤1中使用无水乙醇对基底材料表面的有机物进行清洗。

进一步的，所述水热反应釜为有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜。

进一步的，所述基底材料为硅片、导电玻璃或稳定金属中的任一种。

进一步的，所配置的混合溶液A中必须同时含有0.05~0.1 mol/L三氯化铁以及0.05~0.1 mol/L硫酸钠，经过水热反应后才能在所述基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列。

进一步的，改变反应时间，能够对二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列中二氧化锡SnO₂的含量进行控制。

本发明的有益效果是：

（1）本方法采用液相方法首先在基底材料上生长出三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列，而后在三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列上生长出二氧化锡SnO₂纳米线从而制备出三维多层次二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃树状阵列异质结构。通过改变实验参数，如反应时间，实现了对SnO₂含量的控制。基地材料为片状，由于本发明所制备的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃树状阵列复合半导体异质结构连同基底材料是一个整体，作为催化剂降解有机物时，回收催化剂非常容易。其他制备方法所得到的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃一般为粉体的，作为催化剂使用时，需要与有机溶液混合从而难以回收，造成二次污染。

（2）近年来人们对纳米材料的研究逐步从简单的单一组分转移到更为复杂的多层次分等级异质结构的设计和合成。由于材料的形貌等特征对其光学特性以及光催化性能具有很大的影响作用。特别是形貌可控、不易团聚、具有取向、多层次的复杂纳米结构的制备已经成为有当今纳米科学的研究热点。目前，人们多采用气相法或气-液-固(Vapor-Liquid-Solid, VLS)法，采用上述方法成功合成了一系列三维多层次异质结构。但气相法重复性不太好且不容易控制其生长过程。气-液-固(Vapor-Liquid-Solid, VLS)法也存在很多缺点，如反应所需温度较高(通常需要1000℃)且需要控制临界条件。与气相法相比，液相法由于具有价格低廉、产率较高及环境友好因而应用非常广泛。

本发明采用液相方法首先在金属基底上生长出三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列，而后在α-Fe₂O₃纳米棒阵列生长出二氧化锡SnO₂纳米线从而制备出三维多层次SnO₂/α-Fe₂O₃异质结构。通过改变实验参数，如反应时间，实现了对二氧化锡SnO₂含量的控制。表明随着反应时间的延长，SnO₂含量会越多。另外，在紫外光的照射下，以亚甲基蓝溶液的光催化降解作为模型反应，研究了SnO₂/α-Fe₂O₃异质结构的光催化活性并对其机制分析讨论。SnO₂/α-Fe₂O₃异质结构的存在延长了光生电子及光生空穴的复合时间，更多的生成了氢氧自由基(·OH)。而氢氧自由基作为强氧化剂，从而可以有效的降解有机物。因此SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构具有较强的光催化降解能力。

（3）本发明制备过程简单，采用工艺较为简单的液相法，反应温度较低(约200℃)制备了二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列，将其应用于光催化时可提高对可见光的吸收能力及对有机污染物的光催化降解能力。

附图说明

附图1是本发明实施例1采用金属锆片作为基底材料在30千倍场发射扫描电镜下的照片图。

附图2是本发明实施例1制备得到的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列放大2.5千倍数的场发射扫描电镜照片图。

附图3是本发明实施例1制备得到的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列放大100千倍数的场发射扫描电镜照片图。

附图4是本发明实施例1制备得到的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列阵列放大150千倍数的场发射扫描电镜照片图。

附图5是附图2所示样品和附图4所示样品的X射线衍射图图谱。

附图6是本发明实施例2获得的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的场发射扫描电镜照片图。

附图7是本发明实施例3获得的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的场发射扫描电镜照片图。

附图8是本发明实施例3所制备的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列(如图4)和二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的树状阵列异质结构(如图6的X射线衍射图图谱对比图。

附图9是本发明实施例4制备得到的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的树状阵列异质结构的材料生长示意图。

附图10是本发明实施例4制备得到的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列及二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的可见光吸收光谱图。

附图11是本发明实施例4制备得到的单一二氧化锡SnO₂材料、单一三氧化二铁α-Fe₂O₃材料及二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒树状阵列异质结构材料在光辐照不同时间后亚甲基蓝标准溶液的变化曲线图。

图12为紫外光辐照下二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列异质结构界面处能带结构及电子空穴分离示意图 。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图1~12及具体实施例进行详细描述。

实施例1的实现方法如下：

选用基底材料为金属锆片，表面用砂纸打磨去除表面氧化层和有机杂物等，用无水乙醇清洗干净晾干。配制40 ml含有0.1 mol/L三氯化铁以及0.1 mol/L硫酸钠的混合溶液A，将所述金属锆片和上述混合溶液A加入到水热反应釜中，在120℃下反应8小时，在基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列。

然后将上述反应后的基底材料移到箱式电阻炉中，在450℃下保温1小时，即可在基底材料表面形成一层排列有序的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列，所述三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒的直径约100 nm，长度约1 μm。

再将得到的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列放入到25 ml含有0.01 M四氯化锡以及0.25 M氢氧化钠的混合溶液B，在有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中加热到220℃下反应3小时，取出附着有二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的基底材料后用去离子水冲洗并干燥，得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列，如附图1、2、3、4、5所示。

实施例2的实现方法如下：

选用基底材料为金属钛片，表面用砂纸打磨去除表面氧化层和有机等杂物，并无水乙醇清洗干净晾干。配制80 ml含有0.075 M三氯化铁和0.075 M硫酸钠的混合溶液A，将所述金属钛片和上述混合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在110℃下反应10小时，在基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列。

然后将上述反应后的基底材料移到箱式电阻炉中，在425℃下保温1.5小时，即可在基底材料表面形成一层排列有序的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列，所述三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒直径约90 nm，长度约900 nm。

再将得到的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列放入到50 ml含有0.01 M四氯化锡和0.25 M氢氧化钠的混合溶液B，在有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中加热到200℃下反应0.5小时，取出附着有二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的基底材料后用去离子水冲洗并干燥，得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列。如附图6和8所示。

实施例3的实现方法如下：

选用基底材料为硅基片，表面用砂纸打磨去除表面氧化层和有机等杂物，并无水乙醇清洗干净晾干。配制100 ml含有0.05 M三氯化铁和0.05 M硫酸钠的混合溶液A，将所述硅基片和上述混合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在100℃下反应12小时，在基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列。

然后将上述反应后的基底材料移到箱式电阻炉中，在410℃下保温1.8小时，即可在基底材料表面形成一层排列有序的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列，所述三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒直径约80 nm，长度约800 nm。

再将得到的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列放入到75 ml含有0.02 M四氯化锡和0.5 M氢氧化钠的混合溶液B，在有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中加热到210℃下反应2小时，取出附着有二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的基底材料后用去离子水冲洗并干燥，得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列。如附图7、8所示。

实施例4的实现方法如下：

选用基底材料为氧化铟锡导电玻璃(ITO)，表面用丙酮以及无水乙醇清洗干净晾干，以去除表面有机等杂物。配制150 ml含有0.05 M三氯化铁和0.05 M硫酸钠的混合溶液A，将所述氧化铟锡导电玻璃(ITO)和上述混合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在120℃下反应12小时，在基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿α-FeOOH纳米棒阵列。

然后将上述反应后的基底材料移到箱式电阻炉中，在400℃下保温2小时，即可在基底材料表面形成一层排列有序的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列，所述三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒直径约100 nm，长度约1 μm。

再将得到的三氧化二铁α-Fe₂O₃纳米棒阵列放入到120 ml含有0.01 M四氯化锡和0.25 M氢氧化钠的混合溶液B，在有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中加热到220℃下反应1 小时，取出附着有二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列的基底材料后用去离子水冲洗并干燥，得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁SnO₂/α-Fe₂O₃纳米棒阵列，如附图9、10、11所示。

附图2~3所示为实施例1所得产物的扫描电镜图片。基于以上观察分析可以看出，水热反应初始时纳米棒阵列首先在金属基底处形核，由于异质形核所需的能量较低。随着反应的继续进行，当前驱物到达一定浓度后，晶体会从形核处沿着容易晶化的方向生长，从而得到垂直于金属基底的纳米棒阵列。

附图4为α-FeOOH纳米棒阵列在450 oC下空气气氛下焙烧1 h后，所得到的产物不同放大倍数的扫描电镜图片。对照标准衍射卡(JCPDS卡片号：81-0462)，可以确定该纳米线阵列为α-FeOOH。当α-FeOOH前驱物在450 oC下空气气氛下焙烧后，所得到的产物的XRD谱图如附图5所示。由图可见，该产物的各特征衍射峰均与α-Fe₂O₃的标准衍射卡(JCPDS卡片号：33-0664)完全吻合，且无Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃等杂质峰的出现。这表明经过450 oC的焙烧后，α-FeOOH前驱物己经完全转化为α-Fe₂O₃。且α-Fe₂O₃纳米棒阵列的形貌没有发生变化。

附图6为水热反应0.5 h后得到的SnO₂/α-Fe₂O₃树状异质结构的扫描电镜照片。从附图6中可以看出，α-Fe₂O₃纳米棒阵列上生长出毛刺般的针状结构，直径约为几个纳米，长度约为30 nm。几乎所有的纳米棒周围均生长出这样的针状结构，说明生长非常均匀。EDX分析表明，产物中主要含有Fe、O和Sn元素。从以上分析结构表明，α-Fe₂O₃纳米棒阵列周围均生长出的针状结构为SnO₂。为了进一步验证这一结果，我们延长反应时间至3 h。附图7为水热反应2 h后得到的SnO₂/α-Fe₂O₃树状异质结构的扫描电镜照片。从附图7中可以明显看出，针状结构明显长大，长度生长至约500 nm，直径约10 nm。生长同样非常均匀。EDX分析表明，同样含有Fe、O和Sn元素，且Sn元素含量明显增多，分析认为复合产物中的SnO₂量有所增加。

为进一步研究实施例3产物的微结构，我们进行了XRD分析。附图8(a)为α-Fe₂O₃阵列的XRD图谱，附图8(a) (b)为α-Fe₂O₃阵列与四氯化锡溶液反应2 h后的XRD图谱。结果表明，所得到的产物为SnO₂。对照标准衍射卡(JCPDS卡片号：77-0450)，可以确定α-Fe₂O₃阵列周围的纳米线为SnO₂。由于SnO₂衍射峰较宽，说明其尺寸较小。根据Sherrer公式计算得出尺寸约为13 nm，这与SEM结果一致。以上结果清晰地表明，采用液相沉积方法，我们成功地制备了SnO₂/α-Fe₂O₃异质结构。

附图9所示为SnO₂/α-Fe₂O₃树状阵列异质结构形成示意图。首先，α-FeOOH前驱物在金属基底上形成纳米棒阵列；接着α-FeOOH在空气气氛下焙烧后得到α-Fe₂O₃纳米棒阵列；而后Sn(OH)₆ ^2-脱水后形成的SnO₂纳米粒子在α-Fe₂O₃纳米棒阵列上异质形核；随着SnO₂纳米粒子进一步生长成针状结构最终形成了SnO₂/α-Fe₂O₃树状阵列异质结构。

附图10为α-Fe₂O₃单质及SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构的吸收光谱。从附图10中可以看出，α-Fe₂O₃单质及SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构二者的吸收带边波长在550 nm到600 nm之间，这是主要是由于α-Fe₂O₃的吸收，SnO₂因为带隙较宽(3.8 eV)不能吸收可见光。

众所周知，纳米材料的物理化学性能强烈依赖于其尺寸、分布、缺陷及维度等参数。为了研究SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构的光催化性质，我们进行了光催化降亚甲基蓝的实验，作为对比实验，α-Fe₂O₃也在相同条件下进行催化降解。MB的浓度用其在紫外可见吸收光谱中的特征峰约665 nm的强度来表示。

附图11为在SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构、SnO₂及α-Fe₂O₃存在条件下，紫外光辐照不同时间后溶液中剩余的MB浓度随时间的变化曲线。显而易见，在添加SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构的体系中，MB的浓度变小的迅速相对α-Fe₂O₃快。光催化降解30分钟后，溶液中已有近40％的MB被降解，随着光催化进程的继续，溶液中MB的浓度也逐渐降低，当光催化降解时间达到约2.5 h时，溶液中有超过95％的MB已经被降解。由此可见，SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构相对SnO₂及α-Fe₂O₃具有更强的光催化降解能力。

尽管SnO₂及α-Fe₂O₃都能吸收紫外光，但由于两者能带结构差异较大因而其光催化活性差别不大。但是SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构的光催化活性较α-Fe₂O₃单体有所提高，因此我们分析了异质结构界面处能带结构。

附图12 给出了紫外光辐照下SnO₂/α-Fe₂O₃异质结构界面处能带结构及电子空穴分离示意图。在紫外光的辐照下，电子从SnO₂及α-Fe₂O₃的价带跃迁到导带形成光生电子及空穴。由于SnO₂导带势能较低，光生电子从α-Fe₂O₃的导带迁移到SnO₂导带，同时光生空穴从SnO₂的价带迁移到α-Fe₂O₃的价带。这一过程延长了光生电子及光生空穴的复合时间，从而更多的生成了氢氧自由基(·OH)。而氢氧自由基作为强氧化剂，可以有效的降解有机物。因而SnO₂/α-Fe₂O₃半导体异质结构具有较强的光催化降解能力。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将清洗基底材料去除其表面的有机物并晾干，配制含有0.05~0.1 mol/L三氯化铁以及0.05~0.1 mol/L硫酸钠的混合溶液A，将所述混合溶液A加入到水热反应釜中，而后将所述基底材料加入到水热反应釜中的混合溶液A中，在100~120℃下反应8~12小时，即可在所述基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿（α-FeOOH）纳米棒阵列；

步骤2：将在步骤1得到的表面生长有针铁矿（α-FeOOH）纳米棒阵列的所述基底材料取出用去离子水清洗后移到箱式电阻炉中，在400~450℃下保温1~2小时，即可在基底材料表面形成一层排列有序的三氧化二铁（α-Fe₂O₃）纳米棒阵列；

步骤3：将在步骤2得到的表面生长有三氧化二铁（α-Fe₂O₃）纳米棒阵列的基底材料放入到含有0.01~0.02 M四氯化锡以及0.25~0.5 M氢氧化钠的混合溶液B中，将放置有三氧化二铁（α-Fe₂O₃）纳米棒阵列的所述混合溶液B加入到水热反应釜中，在200~220℃下反应1~3小时，取出反应后的基底材料清洗并干燥，即可在基底材料表面得到二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁（SnO₂/α-Fe₂O₃）纳米棒阵列。

2.根据权利要求1所述的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：在步骤1前将所述基底材料的表面氧化物打磨光滑平整。

3.根据权利要求1或2所述的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：在步骤1中使用无水乙醇对基底材料表面的有机物进行清洗。

4.根据权利要求3所述的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：所述水热反应釜为有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜。

5.根据权利要求3所述的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：所述基底材料为硅片、导电玻璃或稳定金属中的任一种。

6.根据权利要求3所述的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：所配置的混合溶液A中须同时含有0.05~0.1 mol/L三氯化铁以及0.05~0.1 mol/L硫酸钠，经过水热反应后在所述基底材料表面形成一层排列有序的针铁矿（α-FeOOH）纳米棒阵列。

7.根据权利要求3所述的二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：改变所述步骤1~3中反应时间，二氧化锡纳米线修饰的三氧化二铁（SnO₂/α-Fe₂O₃）纳米棒阵列中二氧化锡（SnO₂）的含量不同。