一種以錫酸鈉為原料合成錫酸鋅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及紫外光光催化材料，特別設(shè)及一種W錫酸鋼為原 料合成錫酸鋒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展W及煤炭、石油等化石燃料的過度開采，人類面臨 著巨大的能源危機，消耗運些化石燃料的同時也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，環(huán)境污染和 能源危機是人類亟待解決的主要問題。1972年，日本東京大學(xué)的化jishima和化nda在 《化化re》上報道：Ti〇2半導(dǎo)體電極與金屬電極所組成的電池受到光的福射，會持續(xù)不斷的 發(fā)生水的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生&。自此，半導(dǎo)體光催化技術(shù)被認(rèn)為是解決世界能源危機的重 要手段，并且利用半導(dǎo)體光催化劑把光能轉(zhuǎn)化成電能和化學(xué)能成為最炙手可熱的研究領(lǐng)域 之一。目前人們探究了一大批性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料體系，主要集中在具有d電子結(jié)構(gòu)的 過渡金屬氧化物，然而運類材料體系中的d°電子有較強的局域性，太陽能利用率相對較低。 具有cT結(jié)構(gòu)的P區(qū)氧化物錫酸鋒半導(dǎo)體由于其具有較高的電子遷移率在許多領(lǐng)域均有潛 在的應(yīng)用而成為研究的熱點。
[0003] 錫酸鋒狂n2Sn〇4)是一種反尖晶石結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。因為具有高電子遷移率、高電導(dǎo) 率和低可見吸收，使其在光電裝置、化學(xué)傳感器、功能涂層和透明傳導(dǎo)電極等方面具有廣泛 的應(yīng)用。目前已經(jīng)有報道，將錫酸鋒作為裡離子電池的陽極材料，光催化降解水中的有機污 染物和作為染料敏化太陽能電池值SSC)的工作電極。錫酸鋒的應(yīng)用前景已經(jīng)促使人們對 其合成方法產(chǎn)生濃厚的研究興趣。在過去的幾年，已經(jīng)提出很多方法來合成錫酸鋒，比如熱 蒸發(fā)法、高溫般燒法、溶膠凝膠法、球磨研磨法等。然而運些合成方法通常設(shè)及復(fù)雜的控制 過程，限制了錫酸鋒的應(yīng)用潛能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種W錫酸鋼為原料合成 錫酸鋒的方法，通過基于溶液的水熱合成，其制備途徑溫和，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。 陽〇化]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種W錫酸鋼為原料合成錫酸鋒的方法，將錫酸鋼和硝酸鋒按照摩爾比為1 :2的 比例分別溶于去離子水中，然后將兩種溶液混合在一起，調(diào)整混合溶液的抑值至12. 5,倒 入水熱反應(yīng)蓋中，180°C保持24小時，自然冷卻到室溫，將所得到的固體用蒸饋水水洗后， 放入8(TC烘箱中烘干，最后娠成粉末狀錫酸鋒。
[0007] 所述錫酸鋼用量4毫摩爾，硝酸鋒用量8毫摩爾，分別溶于18毫升去離子水中，得 到濃度為0. 22摩爾/升的錫酸鋼溶液和濃度為0. 44摩爾/升的硝酸鋒溶液。
[0008] 利用5mol/L的氨氧化鋼溶液調(diào)整所述混合溶液的抑值。
[0009] 所述水熱反應(yīng)蓋含有聚四氣乙締內(nèi)襯。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所得光催化材料具有光熱穩(wěn)定性好，光催化活性高等優(yōu) 點，可w作為光催化降解有機物污染物的催化劑。
【附圖說明】 W11] 圖1是180攝氏度水熱反應(yīng)24小時后錫酸鋒的粉末X射線衍射圖。
[0012] 圖2是錫酸鋒的掃描電子顯微鏡圖片。
[0013] 圖3是錫酸鋒的紫外-可見漫反射譜圖。
[0014] 圖4是錫酸鋒降解亞甲基藍(lán)的動力學(xué)曲線W及叔下醇對錫酸鋒光催化降解亞甲 基藍(lán)的影響。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0016] 實施例1
[0017] 制備本發(fā)明所指錫酸鋒的方法是：將4毫摩爾錫酸鋼和8毫摩爾硝酸鋒分別溶于 18毫升去離子水中。然后，將兩種溶液混合在一起。用5mol/L的氨氧化鋼溶液將上述混 合溶液的抑值調(diào)到12. 5,再倒入含有聚四氣乙締內(nèi)襯的水熱反應(yīng)蓋中，將水熱反應(yīng)蓋置于 18(TC的烘箱24個小時。然后，讓其自然冷卻到室溫。最后將得到的固體用蒸饋水洗3遍， 放入80°C烘箱中，烘干后將樣品從烘箱中取出，用視鉢將其娠成粉末狀目標(biāo)物。
[001引 W實施例1所制得的樣品的粉末X射線衍射圖同標(biāo)準(zhǔn)卡片比較，圖1給出其粉末 X射線衍射光譜。從圖1中清楚表明本發(fā)明所制備的錫酸鋒催化劑和標(biāo)準(zhǔn)卡片吻合的非常 好。隨后，用掃描電子顯微鏡研究錫酸鋒的微觀結(jié)構(gòu)。掃描電子顯微鏡顯示錫酸鋒樣品是 許多納米片堆疊到一起，如圖2所示。同時，本發(fā)明也研究了錫酸鋒光譜吸收特征。錫酸鋒 的紫外-可見漫反射光譜如圖3所示。錫酸鋒的吸收邊界在400nm，帶寬約為2.669eV。為 區(qū)分其躍遷特征，分析了紫外-可見漫反射光譜中（Ahu)與能量E的關(guān)系。對于半導(dǎo)體， 其禁帶寬度與吸收系數(shù)有如下關(guān)系：
[0019]
[0020] 其中，α為半導(dǎo)體的吸收系數(shù)；V為光的頻率;A為常數(shù)；η為整數(shù)，它的值與半導(dǎo) 體吸光躍遷特性有關(guān)，η= 1、2、4或6 ;Eg為禁帶寬度。一般認(rèn)為能量Ε與（Ahυ)平方根 成直線關(guān)系，為間接半導(dǎo)體，與其平方成直線關(guān)系為直接半導(dǎo)體。本發(fā)明樣品的（Ahυ)的 平方與能量成直線關(guān)系，運說明錫酸鋒是直接半導(dǎo)體。
[0021] 為進(jìn)一步驗證本發(fā)明所得錫酸鋒的性能，進(jìn)行如下實驗： 陽0巧向100毫升亞甲基藍(lán)溶液（2X10 5mol\L)，添加50毫克本發(fā)明所得錫酸鋒，紫外 殺菌燈照射下反應(yīng)30分鐘。用錫酸鋒降解亞甲基藍(lán)的速率來評價其光催化活性。圖4是 制備的錫酸鋒紫外光條件下降解亞甲基藍(lán)的效果評價，由于亞甲基藍(lán)在光催化劑的表面降 解符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程，對降解曲線擬和，結(jié)果顯示制備的錫酸鋒光催化降解亞甲基藍(lán) 的表觀速率常數(shù)為0. 04098min1。而且，從圖4亞甲基藍(lán)的空白曲線可W看出，在沒有添加 錫酸鋒光催化劑的情況下，亞甲基藍(lán)幾乎沒有降解，說明錫酸鋒在亞甲基藍(lán)的降解中起到 決定性的作用。
[0023]下面通過對比例對本發(fā)明中制備的錫酸鋒催化劑的光催化降解機制作進(jìn)一步說 明。
[0024] 對比例
[00巧]紫外光照射下光催化劑降解有機污染物的機理已經(jīng)有所研究。當(dāng)光生電子-空穴 對遷移到光催化劑表面后，存在兩種可能的光催化反應(yīng)過程：光生電子被捕獲將助Γ或H20 還原成為'OH自由基，徑基自由基進(jìn)一步與底物反應(yīng)；空穴直接氧化光催化劑表面吸附著的 反應(yīng)底物。采用叔下醇來檢測錫酸鋒在光催化反應(yīng)過程中活性氧化物種抑制程度。從圖4 可W看出，在錫酸鋒光催化反應(yīng)體系中，加入徑基自由基抑制劑叔下醇后光催化活性下降 很大，說明在光催化反應(yīng)的過程中是存在徑基自由基的間接氧化過程的。而且，徑基自由基 是主要的活性氧化物種。
【主權(quán)項】
1. 一種以錫酸鈉為原料合成錫酸鋅的方法，其特征在于，將錫酸鈉和硝酸鋅按照摩爾 比為1 :2的比例分別溶于去離子水中，然后將兩種溶液混合在一起，調(diào)整混合溶液的pH值 至12. 5,倒入水熱反應(yīng)釜中，180°C保持24小時，自然冷卻到室溫，將所得到的固體用蒸餾 水水洗后，放入80°C烘箱中烘干，最后碾成粉末狀錫酸鋅。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以錫酸鈉為原料合成錫酸鋅的方法，其特征在于，所述錫酸鈉 用量4毫摩爾，硝酸鋅用量8毫摩爾，分別溶于18毫升去離子水中，得到濃度為0. 22摩爾 /升的錫酸鈉溶液和濃度為〇. 44摩爾/升的硝酸鋅溶液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以錫酸鈉為原料合成錫酸鋅的方法，其特征在于，利用5mol/L 的氫氧化鈉溶液調(diào)整所述混合溶液的pH值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以錫酸鈉為原料合成錫酸鋅的方法，其特征在于，所述水熱反 應(yīng)釜含有聚四氟乙烯內(nèi)襯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于光催化劑材料制備技術(shù)范圍的一種采用一種新的錫源合成錫酸鋅催化劑及其制備方法；本發(fā)明所述的錫酸鋅光催化劑是由錫酸鈉和硝酸鋅在水中按比例混合、在180攝氏度水熱反應(yīng)24小時、過濾、洗滌及干燥后所制得；本發(fā)明制備的光催化材料具有合成簡單，性能穩(wěn)定，高光催化活性等優(yōu)點，可作為光催化處理有機物的環(huán)境凈化材料。
【IPC分類】C01G19/00
【公開號】CN105366712
【申請?zhí)枴緾N201510889996
【發(fā)明人】李迪, 薛娟琴
【申請人】西安建筑科技大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月7日