一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法
【專利摘要】本發明涉及一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其特征在于：它以可溶性錫鹽為錫源、可溶性銦鹽為銦源，以硫脲或者硫代乙酰胺為硫源，以甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇為溶劑，在60-90oC下冷凝回流并以一定的速率攪拌，反應時間為3-7小時.冷卻至室溫后，將樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80-120oC下干燥6-24小時，得到活性較高的硫化銦錫光催化劑。該催化劑能在可見光下有效降解甲基橙，羅丹明B等有機污染物以及還原一些重金屬離子。該方法的突出優點是簡單易行、反應溫度低、能耗低、反應時間短、產率高、產物硫化銦錫具有非常好的光催化性能。
【專利說明】一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種硫化銦錫制備方法，尤其涉及一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業的快速發展，廢水的種類和數量迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，威脅人類的健康和安全，甚至在中國個別地方出現了癌癥村。因此，對廢水的處理迫在眉睫。甲基橙、亞甲基藍、羅丹明B、硝基酚以及一些重金屬是廢水中常見的污染物，且許多物理化學方法被運用到處理廢水中的污染物，如生化方法，物理吸附，電凝法，超速離心法，濕式空氣氧化法。然而，這些方法大多具有效率低、能耗大、成本高、可能產生二次污染等問題。半導體光催化氧化技術是一種新型的現代化水處理技術，對多種有機物污染物有明顯的降解效果，具有廣泛的應用前景。多元金屬硫化物是一種新型半導體光催化劑，因其禁帶寬度窄，能有效的使電子-空穴分離，可在可見光照射下有效降解甲基橙、亞甲基藍和羅丹明B等有機污染物及還原一些重金屬如鉻，而被廣泛的運用到水污染處理當中。
[0003]硫化銦錫(SnIn4S8)是典型的多元金屬硫化物光催化劑，禁帶寬度窄，有著較高的穩定性，在可見光下有較強的光吸收和光催化活性。然而，傳統制備SnIn4S8方法是水熱法，該制備方法具有反應溫度高、能耗高、反應時間長等缺點。本發明提供了一種低溫共沉淀法制備SnIn4S8光催化劑的方法，該方法簡單易行、條件溫和、能耗低、耗時短，且SnIn4S8光催化劑在可見光下具有較好的光催化性能。
【發明內容】
[0004]水熱法制備硫化銦錫具有反應溫度高、能耗高、反應時間長等缺點，本發明的目的在于提供一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法。這種方法制備的硫化銦錫光催化劑在可見光下具有非常好的光催化性能。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的。一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其步驟如下:將可溶于醇類的錫鹽和溶于醇類的銦鹽溶于有機醇溶液中，再加入硫源，攪拌溶解至溶液透明；在60-90 °C下冷凝回流并以一定的速率攪拌，反應時間為3-7小時；冷卻至室溫后，將反應物抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得產物在80-120 0C下干燥6-24小時，即得硫化銦錫光催化劑。
[0006]所述有機醇為甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。
[0007]所述錫鹽為氯化錫、三丁基氯化錫或三甲基氯化錫。
[0008]所述銦鹽為硝酸銦或氯化銦。
[0009]所述硫源為硫脲或硫代乙酰胺。
[0010]所述錫鹽與銦鹽摩爾比為1:4。
[0011]本發明的優點是:制備條件溫和、合成反應溫度低、能耗低、耗時短；所制備的硫化銦錫光催化劑在可見光下具有較好的光催化性能。催化劑能在可見光下有效降解甲基橙，羅丹明B等有機污染物以及還原一些重金屬離子。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例1所制備的硫化銦錫光催化劑和水熱法制備的硫化銦錫光催化劑降解甲基橙活性的對比圖。
[0013]圖2為實施例1所制備的硫化銦錫光催化劑的X射線衍射圖。
[0014]圖3為實施例1所制備的硫化銦錫光催化劑的紫外可見漫反射圖。
【具體實施方式】
[0015]為了便于理解，下面結合附圖和實施例詳細說明本發明。
[0016]實施例1
(I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0017](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為60 °C，水浴時間為3小時。
[0018](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥24小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在50分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0019]實施例2
(I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0020](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為90 °C，水浴時間為7小時。
[0021](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在120 0C下干燥6小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在40分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0022]實施例3
(I)將1.2 mmol三丁基氯化錫,4.8 mmol硝酸銦加入到90 mL乙二醇溶液中并攪拌，再加入12 mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0023](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為60 °C，水浴時間為3小時。
[0024](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥24小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在50分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0025]實施例4
(I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL甲醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫脲,攪拌至溶液透明。
[0026](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為90 °C，水浴時間為7小時。[0027](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥24小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在50分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0028]實施例5
(I)將1.2 mmol三甲基氯化錫,4.8 mmol硝酸銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12 mmol硫脲,攪拌至溶液透明。
[0029](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為60 °C，水浴時間為7小時。
[0030](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在120 0C下干燥6小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在40分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0031]實施例6
(I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0032](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為70 °C，水浴時間為3小時。
[0033](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥12小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在40分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0034]實施例7
(I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0035](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為70 °C，水浴時間為4小時。
[0036](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥12小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在30分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0037]實施例8
I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0038](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為70 °C，水浴時間為5小時。
[0039](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥12小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在30分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0040]實施例9
(I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0041](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為70 °C，水浴時間為6小時。
[0042](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥12小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在40分鐘內可將甲基橙完全降解。
[0043]實施例10
(I)將1.2 mmol三甲基氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12 mmol硫代乙酰胺，攪拌至溶液透明。
[0044](2)將溶液轉移到150 mL的單口燒瓶中，加上冷凝回流裝置，并以適當的速率攪拌，水浴溫度為70 °C，水浴時間為7小時。
[0045](3)將水浴后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 °C下干燥24小時。然后取出，自然冷卻，研磨。所得產物為硫化銦錫光催化劑，它在40分鐘內可將甲
基橙完全降解。
[0046]為了驗證本實驗的優點，做了水熱法合成硫化銦錫的實驗，步驟如下:
(I)將1.2 mmol氯化錫,4.8 mmol氯化銦加入到90 mL乙醇溶液中并攪拌,再加入12mmol硫脲,攪拌至溶液透明。
[0047](2)將溶液轉移到100 mL的聚四氟乙烯的反應釜中，160 0C水熱12小時
(3)將水熱后的樣品抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得樣品在80 0C下干燥12小時。然后取出，自然冷卻，研磨。
[0048]對實施例1所制備的產物作X射線衍射分析，結果如圖2所示，分析結果表明所得產物是硫化銦錫。對實施例1所制備的硫化銦錫光催化劑進行紫外可見漫反射分析，結果如圖3所示，表明所得硫化銦錫光催化劑在對250-450nm波長的光吸收值高達0.6-0.85，具
有高催化效率。
[0049]對實施例1和水熱法制備的硫化銦錫光催化劑對甲基橙降解的對比分析。分別稱取30 mg用水熱法和本發明制備的硫化銦錫光催化劑與燒杯中，加入160 mL 10 mg/L甲基橙，在磁力下攪拌，黑暗吸附40 min，用350 W的氙燈(可見光下)照射，每隔10 min取樣，得到的樣品離心分離取上層清液，在464 nm處用分光光度計測定吸光度，判斷光催化效率。對比分析結果如圖1所示，本發明所制備的硫化銦錫光催化劑與水熱法制備的硫化銦錫光催化劑相比，降解速率接近，光照10 min后，降解速率幾乎一樣，但本發明的合成反應溫度更低，容易控制，能耗低、耗時短。
【權利要求】
1.一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其特征是步驟如下:將可溶于醇類的錫鹽和溶于醇類的銦鹽溶于有機醇溶液中，再加入硫脲或者硫代乙酰胺，攪拌溶解至溶液透明；在60-90 °C下冷凝回流并以一定的速率攪拌，反應時間為3-7小時；冷卻至室溫后，將反應物抽濾并用去離子水和乙醇洗滌三次，所得產物在80-120 0C下干燥6-24小時，即得硫化銦錫光催化劑。
2.根據權利要求1所述的一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其特征是:所述有機醇為甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。
3.根據權利要求1所述的一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其特征是:所述錫鹽為氯化錫、三丁基氯化錫或三甲基氯化錫。
4.根據權利要求1所述的一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其特征是:所述銦鹽為硝酸銦或氯化銦。
5.根據權利要求1所述的一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其特征是:所述硫源為硫脲或硫代乙酰胺。
6.根據權利要求1所述的一種低溫共沉淀法制備硫化銦錫光催化劑的方法，其特征是:所述錫鹽與銦鹽摩爾比為1:4。
【文檔編號】B01J27/04GK103657686SQ201310626636
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】鄧芳, 趙祥, 曾桂生, 羅旭彪, 羅勝聯 申請人:南昌航空大學