一种以锡酸钠为原料合成锡酸锌的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料技术领域，设及紫外光光催化材料，特别设及一种W锡酸钢为原 料合成锡酸锋的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着经济的高速发展W及煤炭、石油等化石燃料的过度开采，人类面临 着巨大的能源危机，消耗运些化石燃料的同时也带来了严重的环境污染问题，环境污染和 能源危机是人类亟待解决的主要问题。1972年，日本东京大学的化jishima和化nda在 《化化re》上报道：Ti〇2半导体电极与金属电极所组成的电池受到光的福射，会持续不断的 发生水的氧化还原反应产生&。自此，半导体光催化技术被认为是解决世界能源危机的重 要手段，并且利用半导体光催化剂把光能转化成电能和化学能成为最炙手可热的研究领域 之一。目前人们探究了一大批性能优异的半导体材料体系，主要集中在具有d电子结构的 过渡金属氧化物，然而运类材料体系中的d°电子有较强的局域性，太阳能利用率相对较低。 具有cT结构的P区氧化物锡酸锋半导体由于其具有较高的电子迁移率在许多领域均有潜 在的应用而成为研究的热点。
[0003] 锡酸锋狂n2Sn〇4)是一种反尖晶石结构的半导体。因为具有高电子迁移率、高电导 率和低可见吸收，使其在光电装置、化学传感器、功能涂层和透明传导电极等方面具有广泛 的应用。目前已经有报道，将锡酸锋作为裡离子电池的阳极材料，光催化降解水中的有机污 染物和作为染料敏化太阳能电池值SSC)的工作电极。锡酸锋的应用前景已经促使人们对 其合成方法产生浓厚的研究兴趣。在过去的几年，已经提出很多方法来合成锡酸锋，比如热 蒸发法、高溫般烧法、溶胶凝胶法、球磨研磨法等。然而运些合成方法通常设及复杂的控制 过程，限制了锡酸锋的应用潜能。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种W锡酸钢为原料合成 锡酸锋的方法，通过基于溶液的水热合成，其制备途径溫和，可用于大规模生产。 阳〇化]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种W锡酸钢为原料合成锡酸锋的方法，将锡酸钢和硝酸锋按照摩尔比为1 :2的 比例分别溶于去离子水中，然后将两种溶液混合在一起，调整混合溶液的抑值至12. 5,倒 入水热反应蓋中，180°C保持24小时，自然冷却到室溫，将所得到的固体用蒸馈水水洗后， 放入8(TC烘箱中烘干，最后娠成粉末状锡酸锋。
[0007] 所述锡酸钢用量4毫摩尔，硝酸锋用量8毫摩尔，分别溶于18毫升去离子水中，得 到浓度为0. 22摩尔/升的锡酸钢溶液和浓度为0. 44摩尔/升的硝酸锋溶液。
[0008] 利用5mol/L的氨氧化钢溶液调整所述混合溶液的抑值。
[0009] 所述水热反应蓋含有聚四氣乙締内衬。
[0010] 与现有技术相比，本发明所得光催化材料具有光热稳定性好，光催化活性高等优 点，可w作为光催化降解有机物污染物的催化剂。
【附图说明】 W11] 图1是180摄氏度水热反应24小时后锡酸锋的粉末X射线衍射图。
[0012] 图2是锡酸锋的扫描电子显微镜图片。
[0013] 图3是锡酸锋的紫外-可见漫反射谱图。
[0014] 图4是锡酸锋降解亚甲基蓝的动力学曲线W及叔下醇对锡酸锋光催化降解亚甲 基蓝的影响。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0016] 实施例1
[0017] 制备本发明所指锡酸锋的方法是：将4毫摩尔锡酸钢和8毫摩尔硝酸锋分别溶于 18毫升去离子水中。然后，将两种溶液混合在一起。用5mol/L的氨氧化钢溶液将上述混 合溶液的抑值调到12. 5,再倒入含有聚四氣乙締内衬的水热反应蓋中，将水热反应蓋置于 18(TC的烘箱24个小时。然后，让其自然冷却到室溫。最后将得到的固体用蒸馈水洗3遍， 放入80°C烘箱中，烘干后将样品从烘箱中取出，用视鉢将其娠成粉末状目标物。
[001引 W实施例1所制得的样品的粉末X射线衍射图同标准卡片比较，图1给出其粉末 X射线衍射光谱。从图1中清楚表明本发明所制备的锡酸锋催化剂和标准卡片吻合的非常 好。随后，用扫描电子显微镜研究锡酸锋的微观结构。扫描电子显微镜显示锡酸锋样品是 许多纳米片堆叠到一起，如图2所示。同时，本发明也研究了锡酸锋光谱吸收特征。锡酸锋 的紫外-可见漫反射光谱如图3所示。锡酸锋的吸收边界在400nm，带宽约为2.669eV。为 区分其跃迁特征，分析了紫外-可见漫反射光谱中（Ahu)与能量E的关系。对于半导体， 其禁带宽度与吸收系数有如下关系：
[0019]
[0020] 其中，α为半导体的吸收系数；V为光的频率;A为常数；η为整数，它的值与半导 体吸光跃迁特性有关，η= 1、2、4或6 ;Eg为禁带宽度。一般认为能量Ε与（Ahυ)平方根 成直线关系，为间接半导体，与其平方成直线关系为直接半导体。本发明样品的（Ahυ)的 平方与能量成直线关系，运说明锡酸锋是直接半导体。
[0021] 为进一步验证本发明所得锡酸锋的性能，进行如下实验： 阳0巧向100毫升亚甲基蓝溶液（2X10 5mol\L)，添加50毫克本发明所得锡酸锋，紫外 杀菌灯照射下反应30分钟。用锡酸锋降解亚甲基蓝的速率来评价其光催化活性。图4是 制备的锡酸锋紫外光条件下降解亚甲基蓝的效果评价，由于亚甲基蓝在光催化剂的表面降 解符合准一级动力学方程，对降解曲线拟和，结果显示制备的锡酸锋光催化降解亚甲基蓝 的表观速率常数为0. 04098min1。而且，从图4亚甲基蓝的空白曲线可W看出，在没有添加 锡酸锋光催化剂的情况下，亚甲基蓝几乎没有降解，说明锡酸锋在亚甲基蓝的降解中起到 决定性的作用。
[0023]下面通过对比例对本发明中制备的锡酸锋催化剂的光催化降解机制作进一步说 明。
[0024] 对比例
[00巧]紫外光照射下光催化剂降解有机污染物的机理已经有所研究。当光生电子-空穴 对迁移到光催化剂表面后，存在两种可能的光催化反应过程：光生电子被捕获将助Γ或H20 还原成为'OH自由基，径基自由基进一步与底物反应；空穴直接氧化光催化剂表面吸附着的 反应底物。采用叔下醇来检测锡酸锋在光催化反应过程中活性氧化物种抑制程度。从图4 可W看出，在锡酸锋光催化反应体系中，加入径基自由基抑制剂叔下醇后光催化活性下降 很大，说明在光催化反应的过程中是存在径基自由基的间接氧化过程的。而且，径基自由基 是主要的活性氧化物种。
【主权项】
1. 一种以锡酸钠为原料合成锡酸锌的方法，其特征在于，将锡酸钠和硝酸锌按照摩尔 比为1 :2的比例分别溶于去离子水中，然后将两种溶液混合在一起，调整混合溶液的pH值 至12. 5,倒入水热反应釜中，180°C保持24小时，自然冷却到室温，将所得到的固体用蒸馏 水水洗后，放入80°C烘箱中烘干，最后碾成粉末状锡酸锌。2. 根据权利要求1所述以锡酸钠为原料合成锡酸锌的方法，其特征在于，所述锡酸钠 用量4毫摩尔，硝酸锌用量8毫摩尔，分别溶于18毫升去离子水中，得到浓度为0. 22摩尔 /升的锡酸钠溶液和浓度为〇. 44摩尔/升的硝酸锌溶液。3. 根据权利要求1所述以锡酸钠为原料合成锡酸锌的方法，其特征在于，利用5mol/L 的氢氧化钠溶液调整所述混合溶液的pH值。4. 根据权利要求1所述以锡酸钠为原料合成锡酸锌的方法，其特征在于，所述水热反 应釜含有聚四氟乙烯内衬。
【专利摘要】本发明公开了属于光催化剂材料制备技术范围的一种采用一种新的锡源合成锡酸锌催化剂及其制备方法；本发明所述的锡酸锌光催化剂是由锡酸钠和硝酸锌在水中按比例混合、在180摄氏度水热反应24小时、过滤、洗涤及干燥后所制得；本发明制备的光催化材料具有合成简单，性能稳定，高光催化活性等优点，可作为光催化处理有机物的环境净化材料。
【IPC分类】C01G19/00
【公开号】CN105366712
【申请号】CN201510889996
【发明人】李迪, 薛娟琴
【申请人】西安建筑科技大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月7日