ZnSn(OH)₆多孔光催化材料的制备方法

专利名称：ZnSn(OH)₆多孔光催化材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种ZnSn(0H)6多孔光催化材料的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。
背景技术：
自从1972年首次利用太阳光催化分解水以来，光催化降解已经成为环境治理中 的一项重要技术，光催化剂的研究成为热点。目前常用的光催化剂有Ti02、Zn0等一元氧化 物，Zn0-Sn02, Ti02-Sn02等复合氧化物。常见一元光催化剂存在光的利用效率不高、光生电 子空穴对易复合等问题，而复合材料的制备工艺相对复杂，同样限制了它的应用(Zhang L L，etal. J. Hazard. Mater.，2009，171 =294-300.)。光催化性能优异且工艺简单的新型光催 化剂的制备仍然是一个难点。研究新型光催化剂，提高光催化剂的催化效率具有非常重要 的现实意义。普通方法制备的ZnSn(0H)6可用作高分子添加剂，具有阻燃(张予东等.物理 化学学报，2007，23 (7) :1095-1098.)、润滑(张予东等.润滑与密封，2006 (9) =80-82,86.) 等效果，还可用作制备 Zn2Sn04 和 ZnSn03 的前驱物(Zeng J，et al. J. Phys. Chem. C，2008， 112 :4159-4167.)，但并没有催化性能及应用方面的研究报道。

发明内容
本发明的目的是提供了一种能克服上述缺陷、制备工艺简单、光催化性能高的 ZnSn(0H)6S孔光催化材料的制备方法。其技术方案为一种ZnSn(0H)6多孔光催化材料的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤(1) 以水作为溶剂，以可溶性锌盐、四氯化锡和强碱为原料，搅拌形成均一溶液；(2)将溶液在 一定温度下水热处理一段时间；(3)对水热处理后的产物进行分离、洗涤、干燥，干燥温度 为20 100°C，最终获得由粒径小于lOOnm的粒子堆积而成的ZnSn (OH) 6多孔光催化材料。所述的ZnSn (0H)6多孔光催化材料的制备方法，步骤(1)形成的混合溶液中，可溶 性锌盐浓度为0. 005摩尔/升 2. 0摩尔/升，四氯化锡浓度为0. 005摩尔/升 2. 0摩 尔/升，强碱浓度为0. 01摩尔/升 5. 0摩尔/升，水为去离子水或蒸馏水；所用的可溶性 锌盐为单一的可溶性二价锌盐，包括氯化锌、醋酸锌、硝酸锌和硫酸锌，强碱为氢氧化钠和 氢氧化钾中的一种或两种，上述原料的加入顺序为首先将可溶性锌盐和四氯化锡溶于水 中搅拌至完全溶解，然后再加入强碱。所述的ZnSn (0H)6多孔光催化材料的制备方法，步骤⑵中水热处理温度为120 190°C，处理时间为6 72小时。本发明与现有技术相比，具有以下优点(l)ZnSn(0H)6为多孔状结构，具有很好的吸附及光催化降解能力，可以作为一种 新型光催化剂予以应用。(2)制备的ZnSn (0H)6多孔光催化材料结晶很好。(3)原料廉价易得、操作方便，整个过程无需任何络合剂或表面活性剂，易于实现
3工业化生产。
(4)制备工艺简单，不需要复杂昂贵的设备。


图lZnSn(0H)6S孔光催化材料的制备工艺流程图。图2ZnSn(0H)6多孔光催化材料的X射线衍射谱图。图3在170°C水热10小时得到的ZnSn(0H)6多孔光催化材料的一组电子显微照片， 其中(a)透射电镜照片，(b)选区电子衍射花样，(c)扫描电镜照片。图4甲基橙浓度和光照时间的关系曲线，其中(a)曲线是以ZnSn(0H)6多孔材料 为光催化剂，(b)曲线是以P25(德国德固赛有限公司开发的一种采用气相法工艺生产的纳 米Ti02，具有较好的光催化效果)为光催化剂，C/CQ是光照后和光照前甲基橙平衡浓度的比 值。
具体实施例方式用下列实施例进一步说明制备方法及效果实施例1.步骤1 先将0.3g醋酸锌和1.5g四氯化锡溶于63mL去离子水中，然后再加入1.5g 氢氧化钠，搅拌均勻形成混合溶液。步骤2 将步骤1得到的混合溶液转移到100mL不锈钢反应釜中，在170°C恒温烘 箱中静置10h。步骤3 待自然冷却后，离心并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，将获得的白 色固体于50°C真空干燥，最后得到ZnSn(0H)6多孔光催化材料。 图2为本实施例制备的ZnSn (OH) 6多孔光催化材料的X射线衍射谱图，谱图中未发 现其他杂质的衍射峰，说明所得为ZnSn(0H)6。从图3(a)可以看到ZnSn (OH) 6是由一些粒径 小于lOOnm的不规则颗粒堆积而成，堆积体中间的颜色比四周的要浅，说明它是空心的。图 3(b)是对应的选区电子衍射花样，周期性排列的衍射点说明这些粒子的生长取向趋向一致 化，形成单晶结构。从图3(c)扫描照片可以看到，合成的ZnSn(0H)6由不规则粒子堆积而 成，形成多孔结构。图4是甲基橙浓度和光照时间的关系曲线，其中图4 (a)曲线所用的光催化剂为本 实例制备的ZnSn (0H) 6多孔光催化材料，图4 (b)曲线所用的光催化剂为P25。配制的甲基橙 溶液的浓度为20mg/L，ZnSn (0H)6多孔光催化材料和P25浓度同为20mg/L。从图4 (a)曲线 可以看到，光照30min后，甲基橙在464nm处的吸光度消失，甲基橙降解率为98. 92% ；而从 图4(b)曲线可以看到，光照30min后，甲基橙降解率为90. 01%。本实例获得的ZnSn(0H)6 多孔光催化材料的光催化效率优于P25。实施例2.步骤1 先将0. 07g醋酸锌和0. 33g四氯化锡溶于63mL去离子水中，然后再加入 0. 5g氢氧化钠和0. 28g氢氧化钾，搅拌均勻形成混合溶液。步骤2 将步骤1得到的混合溶液转移到100mL不锈钢反应釜中，在150°C恒温烘 箱中静置24h。
步骤3 待自然冷却后，离心并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，将获得的白 色固体于50°C真空干燥，最后得到ZnSn(0H)6多孔光催化材料。实施例3.步骤1 先将1. 5g硝酸锌和5. 34g四氯化锡溶于63mL去离子水中，然后再加入 5. 7g氢氧化钾，搅拌均勻形成混合溶液。步骤2 将步骤1得到的混合溶液转移到100mL不锈钢反应釜中，在180°C恒温烘 箱中静置12h。步骤3 待自然冷却后，离心并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，将获得的白 色固体于50°C真空干燥，最后得到ZnSn(0H)6多孔光催化材料。
权利要求
一种ZnSn(OH)6多孔光催化材料的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤(1)以水作为溶剂，以可溶性锌盐、四氯化锡和强碱为原料，搅拌形成均一溶液；(2)将溶液在一定温度下水热处理一段时间；(3)对水热处理后的产物进行分离、洗涤、干燥，干燥温度为20～100℃，最终获得由粒径小于100nm的粒子堆积而成的ZnSn(OH)6多孔光催化材料。
2.按权利要求1所述的ZnSn(OH)6多孔光催化材料的制备方法，其特征在于步骤(1) 形成的混合溶液中，可溶性锌盐浓度为0. 005摩尔/升 2. 0摩尔/升，四氯化锡浓度为 0. 005摩尔/升 2. 0摩尔/升，强碱浓度为0. 01摩尔/升 5. 0摩尔/升，水为去离子水 或蒸馏水。
3.按权利要求1所述的ZnSn(OH)6多孔光催化材料的制备方法，其特征在于步骤(1) 中所用的可溶性锌盐为单一的可溶性二价锌盐，包括氯化锌、醋酸锌、硝酸锌和硫酸锌。
4.按权利要求1所述的ZnSn(OH)6多孔光催化材料的制备方法，其特征在于步骤(1) 中所用强碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种。
5.按权利要求1所述的ZnSn(OH)6多孔光催化材料的制备方法，其特征在于步骤(1) 中原料的加入顺序为首先将可溶性锌盐和四氯化锡溶于水中搅拌至完全溶解，然后再加 入强碱。
6.按权利要求1所述的ZnSn(OH)6多孔光催化材料的制备方法，其特征在于步骤(2) 中水热处理温度为120 190°C，处理时间为6 72小时。
全文摘要
本发明涉及一种ZnSn(OH)6多孔光催化材料的制备方法，属于纳米材料制备领域，其特征在于包括以下几个步骤(1)以水作为溶剂，以可溶性锌盐、四氯化锡和强碱为原料，搅拌形成均一溶液；(2)将溶液在一定温度下水热处理一段时间；(3)对水热处理后的产物进行分离、洗涤、干燥，干燥温度为20～100℃，最终获得由粒径小于100nm的粒子堆积而成的ZnSn(OH)6多孔光催化材料。本发明具有原料廉价、工艺简单、操作方便、形貌可控等特点，制备的ZnSn(OH)6材料具有很强的吸附能力和光催化活性，在光催化领域具有很好的应用前景。
文档编号B01J35/10GK101822977SQ20101013639
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者姚佳良, 王卫伟 申请人:山东理工大学