纳米晶体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于可见光催化剂及太阳能电池等能源环保领域，具体涉及一种可见光响应的尚活性SnOjR米晶体的制备方法。
【背景技术】
[0002]SnO2是重要的宽禁带半导体材料之一，在太阳能转换、光催化、透明导电膜、气敏传感器等能源环保领域都有广泛的应用。然而由于其禁带宽度为3.65ev，仅在紫外光范围有响应，而紫外光能量只占太阳光总能量的4%左右，这样占总能量达43%的可见光并不能被其充分利用；另外由于光激发时所产生的电子与空穴非常容易复合，使得其光量子效率很低。基于以上两个主要缺点，人们不断对SnO2进行改性和开发新型可见光响应的纳米材料。
[0003]基于开发可见光响应的高效率光催化材料的考虑，近些年来世界范围各个研究小组对SnO2纳米材料进行改性并不断开发新的光催化材料，其研究进展主要集中在以下几个方面:1、SnO2晶体形貌生长控制:通过控制合成出具有尚活性面的晶体以提尚其性能；2、SnO2晶体掺杂调节能带:通过各种离子的掺杂以减小其带宽；3、表面活性剂对SnO2晶体表面改性和染料敏化；4、贵金属修饰SnO2晶体；5、利用石墨烯或者其他半导体和SnO 2晶体进行异质结合。以上研究对于拓展SnO2的光响应从紫外区到可见光区起到了积极的作用，但是其材料制备技术比较复杂，比如制备过程中由于要使用大量的表面活性剂或者贵金属，因而成本较高，而且染料敏化剂等材料在服役过程中的效率、活性、光腐蚀及稳定性等存在问题，关键是目前这些技术仍然没有解决SnO2光响应在可见区较弱的缺点，还达不到黑色打02的可见光响应的能力。因此寻找一个低廉、稳定、效果较好的SnO 2纳米晶体的制备方法成为当前一个重要的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于克服现有技术对可见光响应较弱的缺点，提供一种工艺简单、节能环保、可见光响应强的高活性SnOjfi米晶体的制备方法。
[0005]本发明通过以下技术方案予以实现:一种可见光响应的高活性SnO2纳米晶体的制备方法，其特征在于:将锡的四价盐和锡的二价盐溶于去离子水中混合均匀，使二者的摩尔浓度比例为1:0.01?0.01:1 ;再采用盐酸和氨水调节混合液的pH值，使其处于O?14的范围；最后在温度为100?300°C的条件下进行水热反应I?120小时，产物经过滤干燥，即可得到SnO2纳米晶体。
[0006]所述锡的四价盐为=Na2SnO3.4H20或SnCl4.5H20 ;锡的二价盐为=SnCl2.2H20或SnSO40
[0007]上述SnO2纳米晶体为四方相型，其颗粒尺寸为3?5纳米。
[0008]相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果:
(I)本发明采用水热法合成Sn02m米晶体，合成方法简单，不使用任何表面活性剂，与其它方法相比具有环境友好、低温、不需煅烧可在溶液中直接得到产物等优点；
(2)本发明所得SnO^米晶体，颗粒较小，尺寸均勾，活性较高，具有较强的可见光响应及光响应可调性。
【附图说明】
[0009]图1为本发明实验例1~6所制备的SnO2纳米晶体的XRD图；
图2为本发明实施例1所制备的SnO2纳米晶体的透射电镜照片。
【具体实施方式】
[0010]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明详细说明如下:
实施例1
将SnCl4.5H20和SnCl2.2H20溶于去离子水中，搅拌混合均匀，使二者浓度分别为0.3mol/L, 0.003mol/L，浓度比为1:0.01;用盐酸调节混合液的pH值为O ;最后在100°C的水热条件下反应120小时，产物过滤干燥即可得到尺寸分布均匀，大小约为3-5nm的SnO2纳米晶体。如图1中曲线I所示，所有衍射峰都能与底部的四方相SnO2纳米晶体的标准峰相对应，由此可知所得SnO2为纯的四方相型结构，如图2的TEM照片，可以看出SnO 2晶体尺寸分布均匀，大小约为3-5nm。
[0011]实施例2
将Na2Sn03*4H20和SnCl2CH2O溶于去离子水中，搅拌混合均匀，使二者浓度分别为0.003mOl/L，0.3mol/L,浓度比为0.01:1;用氨水调节混合液的pH值为14 ;最后在300°C的水热条件下反应I小时，产物过滤干燥即可得到尺寸分布均匀，大小约为3-5nm的SnO2纳米晶体。如图1中曲线2所示，所有衍射峰都能与底部的四方相SnO2纳米晶体的标准峰相对应，由此可知所得SnO2S纯的四方相型结构。
[0012]实施例3
将SnCl4.5H20和SnSO4S于去离子水中，搅拌混合均匀，使二者浓度分别为0.21mol/L, 0.09mol/L,浓度比为0.7:0.3;用氨水调节混合液的pH值为12 ;最后在200°C的水热条件下反应48小时，产物过滤干燥即可得到尺寸分布均匀，大小约为3-5nm的SnO2纳米晶体。如图1中曲线3所示，所有衍射峰都能与底部的四方相SnO2纳米晶体的标准峰相对应，由此可知所得SnO2S纯的四方相型结构。
[0013]实施例4
将Na2SnO3.4Η20和SnSO4S于去离子水中，搅拌混合均匀，使二者浓度分别为0.15mol/L, 0.15mol/L，浓度比为0.5:0.5;用氨水调节混合液的pH值为10 ;最后在150°C的水热条件下反应72小时，产物过滤干燥即可得到尺寸分布均匀，大小约为3-5nm的SnO2纳米晶体。如图1中曲线4所示，所有衍射峰都能与底部的四方相SnO2纳米晶体的标准峰相对应，由此可知所得SnO2S纯的四方相型结构。
[0014]实施例5
将SnCl4.5H20和SnCl2.2H20溶于去离子水中，搅拌混合均匀，使二者浓度分别为0.09mol/L, 0.21mol/L，浓度比为0.3:0.7;用盐酸调节混合液的pH值为4 ;最后在250°C的水热条件下反应24小时，产物过滤干燥即可得到尺寸分布均匀，大小约为3-5nm的SnO2纳米晶体。如图1中曲线5所示，所有衍射峰都能与底部的四方相SnO2纳米晶体的标准峰相对应，由此可知所得SnO2S纯的四方相型结构。
[0015]实施例6
将Na2SnO3.4Η20和SnSO4溶于去离子水中，搅拌混合均匀，使二者浓度分别为0.03mol/L, 0.27mol/L，浓度比为0.1:0.9;用盐酸调节混合液的pH值为6 ;最后在120°C的水热条件下反应96小时，产物过滤干燥即可得到尺寸分布均勾，大小约为3-5nm的SnO2纳米晶体。如图1中曲线6所示，所有衍射峰都能与底部的四方相SnO2纳米晶体的标准峰相对应，由此可知所得SnO2为纯的四方相型结构。
[0016]以上实施例制得产品的XRD测试是在Rigaku D/MAX 2200 VPC中进行，TEM是在JEM-201OHR透射电镜中进行。
[0017]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可见光响应的高活性SnO2纳米晶体的制备方法，其特征在于:将锡的四价盐和锡的二价盐溶于去离子水中混合均匀，使二者的摩尔浓度比例为1:0.01?0.01:1 ;再采用盐酸和氨水调节混合液的pH值，使其处于O?14的范围；最后在温度为100?300°C的条件下进行水热反应I?120小时，产物经过滤干燥，即可得到SnO2纳米晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述锡的四价盐为=Na2SnO3.4Η20或SnCl4.5Η20 ;锡的二价盐为=SnCl2.2Η20 或 SnSO403.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于:所述SnOjfi米晶体为四方相型，其颗粒尺寸为3?5纳米。
【专利摘要】本发明公开了一种可见光响应的高活性SnO2纳米晶体的制备方法，该方法是将两种锡盐如SnCl4?5H2O和SnCl2?2H2O溶于去离子水中混合均匀；再采用盐酸和氨水调节混合液的pH，使其处于0～14的范围；最后在温度为100～300℃的条件下进行水热反应1～120小时，产物经过滤干燥，即可得到SnO2纳米晶体。本发明采用水热法合成SnO2纳米晶体，合成方法简单，具有环境友好、低温、不需煅烧等优点，该方法所得SnO2纳米晶体纯度高，颗粒尺寸均匀可控、活性较高，采用该方法合成的SnO2纳米晶体具有较强的可见光响应及光响应可调性，可用于可见光催化剂及太阳能电池等能源环保领域。
【IPC分类】B82Y30/00, C01G19/02
【公开号】CN105129842
【申请号】CN201510577536
【发明人】展红全, 罗志云, 江向平
【申请人】景德镇陶瓷学院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月12日