一种二硫化锡超薄纳米片光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明所属技术领域为光催化、光电化学材料技术领域，特别涉及二硫化锡超薄纳米片光催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]硫化物半导体中，51^2具有合适的禁带宽度，是受关注的可见光催化剂之一。由于其禁带较窄，以及量子效率高等特点，这类材料在太阳能转化，气体传感器，光电化学，电化学和光催化方面具有广阔的应用前景。二硫化锡在酸性和中性水溶液中具有良好的稳定性，在空气中具有一定的热稳定性和抗氧化性，因此是一种具有广阔前景的可见光响应的光催化剂。此外，大量研宄表明，将SnS2作为一种可见光光催化剂材料可以有效地降解含Cr6+和模拟有机污染物一罗丹明B、甲基橙、甲酸等染料废水。然而，SnS2的实际应用与它的晶相、形态、尺寸、形貌、晶体缺陷以及表面性能息息相关，而这些性能又主要取决于SnSj9制备方法及制备条件。迄今为止，为了得到具有不同特殊形貌、性能的SnS2m米材料，研宄人员将大量的工作都投入到研宄SnS2纳米材料的合成方法上，期许能够获得更多潜在的新应用。
[0003]到目前为止，已经得到报道的SnS2形貌多种多样，包括纳米颗粒、纳米板、纳米管以及薄膜等。而层状结构的SnS2在吸附、催化、传导等方面有更重要的研宄意义，从而开发出层状薄片甚至是单层的SnS2材料，希望其突出的性能可以在光催化领域有实际的应用，有效解决现在社会环境污染问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种二硫化锡超薄纳米片光催化剂的制备方法，该方法操作简便、条件温和、产率高，所制备的31^2超薄纳米片具有很高的光催化活性。
[0005]具体步骤为:
(I)将0.1-10 mmol四氯化锡和0.2-20 mmol硫源加入到30mL的有机单胺溶剂中，四氯化锡:硫源摩尔比为1:2，混合均匀后加入到容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜中，110~180°C条件下反应0.5~5天，自然冷却至室温后分别用蒸馏水和无水乙醇各离心清洗2~3次，60°C真空干燥，得到有机单胺插层的SnS2有机-无机杂化物。
[0006](2)将步骤(I)合成的有机单胺插层的SnS2有机-无机杂化物加入到0.5~3mol/L硝酸溶液中，0~60°C下超声I小时，搅拌继续反应12小时后，得到了黄色SnS2溶液，3~5次离心清洗掉硝酸溶液后，将沉淀分散在无水乙醇中形成稳定的黄色溶胶，得到二硫化锡超薄纳米片光催化剂。
[0007]所述有机单胺为正丙胺(pra)、正丁胺(ba)、正己胺(ha)、正辛胺(oa)和十二胺(dda)中的一种。
[0008]所述硫源为硫代乙酰胺(TAA )、硫粉、硫化钠、硫化钾、硫化铵、硫脲和硫代硫酸钠中的一种。
[0009]所述化学试剂纯度均为化学纯以上纯度。
[0010]本发明合成的SnS2超薄纳米片大小约为500nm，厚度为l_4nm的层状薄片，且其禁带宽度在2-2.35eV之间，对可见光有一定的吸收。层状的SnS2超薄纳米片在光照条件下能够产生快速的光电流响应，具有高效的光催化性能。因此，SnS2作为一种可见光响应材料，在环境污染如降解染料、光催化处理污水，太阳能电池等方面具有很大的应用潜能。
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例1制备的正丙胺插层SnS2杂化物、超薄SnS 2纳米片的XRD图。
[0012]图2为本发明实施例1制备超薄SnS2纳米片的原子力显微镜图。
[0013]图3为本发明实施例1制备的正丙胺插层SnS2杂化物、超薄SnS2纳米片的紫外-可见光漫反射吸收光谱图。
[0014]图4为本发明实施例1制备的正丙胺插层SnS2杂化物、超薄SnS 2纳米片的光电化学性能对比图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:
(I)将2 mmol无水四氯化锡和4 mmol硫代乙酰胺加入到30mL的正丙胺中，混合均勾后加入到容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜中，120°C条件下反应5天；冷却至室温后分别用蒸馏水和无水乙醇各离心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到正丙胺插层的SnS2有机-无机杂化物。
[0016](2)将步骤(I)合成的正丙胺插层的SnS2有机-无机杂化物加入到3mol/L硝酸溶液中，室温下超声I小时，搅拌继续反应12小时，蒸馏水2次离心清洗掉硝酸后，分散在无水乙醇中形成稳定的黄色溶胶，即二硫化锡超薄纳米片光催化剂。
[0017]所制备的二硫化锡超薄纳米片光催化剂，通过旋涂法在ITO表面做成光电极，制备电极作为工作电极(面积为Icm2)，辅助电极为铂电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，0.5mol/L Na2SO4为支持电解质溶液，在太阳光模拟器(一个太阳的光强)下测试光电化学性能，从图4可以看出SnS2超薄纳米片的光电流远远高于正丙胺插层SnS 2块体的光电流。
[0018]实施例2:
(I)将I mmol无水四氯化锡和2 mmol硫粉加入到30mL的十二胺中，混合均勾后加入到容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜中，160°C条件下反应I天；冷却至室温后分别用蒸馏水和乙醇离心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到十二胺插层的SnS2有机-无机杂化物。
[0019](2)将步骤(I)合成的十二胺插层的SnS2有机-无机杂化物加入到3mol/L硝酸溶液中，50°C下超声I小时后搅拌继续反应12小时，用蒸馏水离心清洗掉硝酸后，分散在无水乙醇中形成稳定的黄色溶胶，即二硫化锡超薄纳米片光催化剂。
[0020]实施例3:
(I)将I mmol无水四氯化锡和2 mmol硫化钱加入到30mL的正丁胺中，混合均勾后加入到容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜中，140°C条件下反应2天。冷却至室温后分别用蒸馏水和无水乙醇各离心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到正丁胺插层的SnS2有机-无机杂化物。
[0021](2)将步骤(I)合成的正丁胺插层的SnS2有机-无机杂化物加入到3mol/L硝酸溶液中，(TC下超声I小时后搅拌继续反应12小时，用蒸馏水离心清洗掉硝酸后，分散在无水乙醇中形成稳定的黄色溶胶，即二硫化锡超薄纳米片光催化剂。
[0022]实施例4:
(I)将5 mmol无水四氯化锡和10 mmol硫脲加入到30mL的正辛胺中，混合均勾后加入到容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜中，160°C条件下反应2天。冷却至室温后分别用蒸馏水和无水乙醇各离心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到正辛胺插层的31^2有机-无机杂化物。
[0023](2)将步骤(I)合成的正辛胺插层的SnS2有机-无机杂化物加入到3mol/L硝酸溶液中，(TC下超声I小时后搅拌继续反应12小时，用蒸馏水离心清洗掉硝酸后，分散在无水乙醇中形成稳定的黄色溶胶，即二硫化锡超薄纳米片光催化剂。
[0024]以上实施例所述化学试剂纯度均为化学纯。
【主权项】
1.一种二硫化锡超薄纳米片光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为: (1)将0.1-10 mmol四氯化锡和0.2-20 mmol硫源加入到30mL的有机单胺溶剂中，四氯化锡:硫源摩尔比为1:2，混合均匀后加入到容积为50mL的聚四氟乙烯反应釜中，110~180°C条件下反应0.5~5天，自然冷却至室温后分别用蒸馏水和无水乙醇各离心清洗2~3次，60°C真空干燥，得到有机单胺插层的SnS2有机-无机杂化物； (2)将步骤(I)合成的有机单胺插层的SnS2有机-无机杂化物加入到0.5~3mol/L硝酸溶液中，0~60°C下超声I小时，搅拌继续反应12小时后，得到了黄色SnS2溶液，3~5次离心清洗掉硝酸溶液后，将沉淀分散在无水乙醇中形成稳定的黄色溶胶，得到二硫化锡超薄纳米片光催化剂； 所述有机单胺为正丙胺、正丁胺、正己胺、正辛胺和十二胺中的一种； 所述硫源为硫代乙酰胺、硫粉、硫化钠、硫化钾、硫化铵、硫脲和硫代硫酸钠中的一种； 所述化学试剂纯度均为化学纯以上纯度。
【专利摘要】本发明公开了一种二硫化锡超薄纳米片光催化剂的制备方法。采用溶剂热反应合成有机单胺插层的SnS2，将0.1~10mmol四氯化锡和0.2~20mmol硫源加入到30mL的有机单胺溶剂中，四氯化锡和硫源摩尔比为1：2，混合均匀后加入聚四氟乙烯反应釜中，110~180℃下反应0.5~5天，得到有机单胺插层的SnS2有机-无机杂化物。再将杂化物加入到0.5~3mol/L硝酸溶液中，通过离子交换进行剥离，最后得到SnS2超薄纳米片。本发明操作简便、条件温和、产率高，所制备的SnS2超薄纳米片具有很高的光催化活性。
【IPC分类】B01J27-04, C01G19-00
【公开号】CN104874408
【申请号】CN201510329136
【发明人】刘勇平, 吕慧丹, 王吉祥, 郭倩倩
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月15日