一種以錫酸鈉為原料合成錫酸鋅的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于材料技術領域，設及紫外光光催化材料，特別設及一種W錫酸鋼為原 料合成錫酸鋒的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著經濟的高速發展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重的環境污染問題，環境污染和 能源危機是人類亟待解決的主要問題。1972年，日本東京大學的化jishima和化nda在 《化化re》上報道：Ti〇2半導體電極與金屬電極所組成的電池受到光的福射，會持續不斷的 發生水的氧化還原反應產生&。自此，半導體光催化技術被認為是解決世界能源危機的重 要手段，并且利用半導體光催化劑把光能轉化成電能和化學能成為最炙手可熱的研究領域 之一。目前人們探究了一大批性能優異的半導體材料體系，主要集中在具有d電子結構的 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結構的P區氧化物錫酸鋒半導體由于其具有較高的電子遷移率在許多領域均有潛 在的應用而成為研究的熱點。
[0003] 錫酸鋒狂n2Sn〇4)是一種反尖晶石結構的半導體。因為具有高電子遷移率、高電導 率和低可見吸收，使其在光電裝置、化學傳感器、功能涂層和透明傳導電極等方面具有廣泛 的應用。目前已經有報道，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。錫酸鋒的應用前景已經促使人們對 其合成方法產生濃厚的研究興趣。在過去的幾年，已經提出很多方法來合成錫酸鋒，比如熱 蒸發法、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及復雜的控制 過程，限制了錫酸鋒的應用潛能。
【發明內容】
[0004] 為了克服上述現有技術的缺點，本發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，可用于大規模生產。 陽〇化]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：
[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，調整混合溶液的抑值至12. 5,倒 入水熱反應蓋中，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的氨氧化鋼溶液調整所述混合溶液的抑值。
[0009] 所述水熱反應蓋含有聚四氣乙締內襯。
[0010] 與現有技術相比，本發明所得光催化材料具有光熱穩定性好，光催化活性高等優 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的動力學曲線W及叔下醇對錫酸鋒光催化降解亞甲 基藍的影響。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0016] 實施例1
[0017] 制備本發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 合溶液的抑值調到12. 5,再倒入含有聚四氣乙締內襯的水熱反應蓋中，將水熱反應蓋置于 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射線衍射圖同標準卡片比較，圖1給出其粉末 X射線衍射光譜。從圖1中清楚表明本發明所制備的錫酸鋒催化劑和標準卡片吻合的非常 好。隨后，用掃描電子顯微鏡研究錫酸鋒的微觀結構。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的關系。對于半導體， 其禁帶寬度與吸收系數有如下關系：
[0019]
[0020] 其中，α為半導體的吸收系數；V為光的頻率;A為常數；η為整數，它的值與半導 體吸光躍遷特性有關，η= 1、2、4或6 ;Eg為禁帶寬度。一般認為能量Ε與（Ahυ)平方根 成直線關系，為間接半導體，與其平方成直線關系為直接半導體。本發明樣品的（Ahυ)的 平方與能量成直線關系，運說明錫酸鋒是直接半導體。
[0021] 為進一步驗證本發明所得錫酸鋒的性能，進行如下實驗： 陽0巧向100毫升亞甲基藍溶液（2X10 5mol\L)，添加50毫克本發明所得錫酸鋒，紫外 殺菌燈照射下反應30分鐘。用錫酸鋒降解亞甲基藍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的效果評價，由于亞甲基藍在光催化劑的表面降 解符合準一級動力學方程，對降解曲線擬和，結果顯示制備的錫酸鋒光催化降解亞甲基藍 的表觀速率常數為0. 04098min1。而且，從圖4亞甲基藍的空白曲線可W看出，在沒有添加 錫酸鋒光催化劑的情況下，亞甲基藍幾乎沒有降解，說明錫酸鋒在亞甲基藍的降解中起到 決定性的作用。
[0023]下面通過對比例對本發明中制備的錫酸鋒催化劑的光催化降解機制作進一步說 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有所研究。當光生電子-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，徑基自由基進一步與底物反應；空穴直接氧化光催化劑表面吸附著的 反應底物。采用叔下醇來檢測錫酸鋒在光催化反應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，調整混合溶液的pH值 至12. 5,倒入水熱反應釜中，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. 根據權利要求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. 根據權利要求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 的氫氧化鈉溶液調整所述混合溶液的pH值。4. 根據權利要求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 應釜含有聚四氟乙烯內襯。
【專利摘要】本發明公開了屬于光催化劑材料制備技術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24小時、過濾、洗滌及干燥后所制得；本發明制備的光催化材料具有合成簡單，性能穩定，高光催化活性等優點，可作為光催化處理有機物的環境凈化材料。
【IPC分類】C01G19/00
【公開號】CN105366712
【申請號】CN201510889996
【發明人】李迪, 薛娟琴
【申請人】西安建筑科技大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月7日