一种尺寸可控SnO₂纳米颗粒光催化剂的制备方法

专利名称：一种尺寸可控SnO₂纳米颗粒光催化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉 及一种半导体纳米颗粒光催化剂的制备方法，具体为尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法。
背景技术：
金属氧化物半导体纳米颗粒由于在纳米器件中的重要性和潜在用途引起了广大研究者的极大兴趣，其中SnO2纳米颗粒就是一种很重要的宽带隙n型半导体材料(禁带宽度为3. 62eV)。SnO2在紫外光下具有良好的催化活性，其光催化氧化作用作为一种去除有机物的有效方法被广泛应用于水和空气中有机污染物的清洁净化领域，被认为是最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。目前制备SnO2的方法有很多，如微乳液法、溶胶凝胶法、溶剂热法、水解法、沉淀法和胶溶法等。但从目前的制备方法看，基本都存在制备过程不连续、产品粒径分布宽、能耗大和粒径可控性差等缺点。本发明采用一步醇热法，以SnCl2. 2H20和叔丁醇为原料，简单的调变相关溶剂的量，制备出分散性好、粒径均匀、尺寸可控的SnO2纳米颗粒。

发明内容
本发明的目的是提供一种尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法，以解决现有技术的上述问题。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。—种尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法,其具体步骤如下(I)称取一定量的SnCl2. 2H20，超声溶解于叔丁醇中，再加入甘油(或乙二醇)和环己烷，搅拌至溶液澄清透明；(2)将前驱液装入50mL水热釜中，置于烘箱中醇热反应一定时间；(3)取釜，待自然冷却后用去离子水和乙醇反复洗涤，离心，80°C真空干燥；(4)在马弗炉中热处理一定时间即可得到样品。步骤(I)中SnCl2. 2H20的物质的量为2. 0 4. Ommol ;叔丁醇的体积为IOmL ;甘油(或乙二醇)的体积为I IOmL ;环己烷的体积为2. 25mL。步骤(2)中醇热反应温度优选195 205°C，反应时间优选12 30h。步骤(4)中热处理方式为在空气中500°C焙烧4h。本发明采用一步醇热法制备了一种SnO2球状纳米颗粒光催化剂。此法的优点是制备过程简便、反应条件可控性强、合成时间短，所得催化剂粒径分布窄、分散性良好和尺寸可控。在全波段光源照射下，经4h光催化反应，罗丹明B降解率达60%，亚甲基蓝降解率高达96%，催化活性大大高于商业SnO2,它在环境治理尤其是染料废水水污染处理方面有着潜在的应用价值。


图I为实施例I制得样品的场发射电镜图；图2为实施例I制得样品的透射电镜图；图3为实施例I制得样品的粒径分布图；图4为实施例I制得样品的X射线衍射图；图5为实施例I制得样品的紫外-可见漫反射图；图6为实施例I制得样品的低温氮气吸-脱附曲线图；图7为实施例I、例2和例3制得样品降解罗丹明B的活性图，其中Sample 1，Sample 2，Sample 3分别对应实施例I、例2和例3中所得到的样品，Blank为空白对照(SP无催化剂只有光照)，Commercial为商业Sn02。图8为实施例I、例2和例3制得样品降解亚甲基蓝的活性图，其中Sample I，Sample 2，Sample 3分别对应实施例I、例2和例3中所得到的样品，Blank为空白对照(SP无催化剂只有光照)，Commercial为商业Sn02。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细、完整的说明 实施例I称取3. 5mmol的SnCl2 2H20，超声溶解于IOmL叔丁醇中，向其中加入5. OOmL甘油和2. 25mL环己烷，搅拌至溶液澄清透明，装釜，放入200°C烘箱反应18h。自然冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗漆，离心，80°C真空烘干，500°C焙烧4h，即可得到样品。图I为实施例I中样品的场发射电镜图，从图中可以看出样品粒径较小，同时分散性和均匀性也较好。图2和图3所示，透射电镜图相对应的粒径分布清晰的指出其平均粒径分别为19. 6nm。图4的X射线衍射图可以看出合成的SnO2样品呈现四方相金红石型结构(JCPDS41-1445，P42/mnm),不存在杂质相。实施例I中样品的紫外-可见漫反射图如图5所示，在紫外光区域样品表现出较强的吸收。图6的低温氮气吸-脱附曲线图则显示此样品的比表面积为33. 2m2/g，孔径约为25. 7nm，同时其孔容也比较大，这有利于底物的吸附和传质，进而提高样品的光催化活性。如图7和图8所示，在光催化降解罗丹明B时，相比于商业化SnO2及自制其他样品，样品I活性最佳，经4h光催化反应，罗丹明B降解率达60%。降解亚甲基蓝时呈现类似规律，样品I仍表现出最佳活性，经4h光催化反应，亚甲基蓝去除率高达96%。实施例2重复实施例I的操作步骤，不同之处在于加入I. OOmL甘油，结果和实施例I类似，但是纳米颗粒变小。实施例3重复实施例I的操作步骤，不同之处在于加入5. OOmL乙二醇，结果和实施例I类似，但是纳米颗粒变大。实施例4重复实施例I的操作步骤，不同之处在于加入2. Ommol的SnCl2. 2H20,结果和实施例I类似，颗粒大小基本不变，但是分散性差，均匀性不如实施例I得到的样品。实施例5
重复实施例I的操作步骤，不同之处在于醇热反应时间为12h，结果和实施例I类似，颗粒大小基本不变，但是均匀性不如实施例I得到的样品。以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.ー种尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法，其具体步骤如下 (1)称取一定量的SnCl2.2H20,超声溶解于叔丁醇中，再加入甘油或こニ醇和环己烷，搅拌至溶液澄清透明； (2)将前驱液装入50mL水热釜中，置于烘箱中醇热反应一定时间； (3)取釜，待自然冷却后用去离子水和こ醇反复洗涤，离心，80°C真空干燥； (4)在马弗炉中热处理一定时间即可得到样品。
2.根据权利要求I所述的ー种尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法，其特征在于步骤(I)中SnCl2. 2H20的物质的量为2. O 4. Ommol ;叔丁醇的体积为IOmL ;甘油或こニ醇的体积为I IOmL ;环己烷的体积为2. 25mL。
3.根据权利要求I所述的ー种尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中醇热反应温度优选195 205°C，反应时间优选12 30h。
4.根据权利要求I所述的ー种尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法，其特征在于步骤(4)中热处理方式为在空气中500°C焙烧4h。
全文摘要
本发明公开了一种尺寸可控SnO2纳米颗粒光催化剂的制备方法，其具体步骤如下(1)称取一定量的SnCl2.2H2O，超声溶解于叔丁醇中，再加入甘油(或乙二醇)和环己烷，搅拌至溶液澄清透明；(2)将前驱液装入50mL水热釜中，置于烘箱中醇热反应一定时间；(3)取釜，待自然冷却后用去离子水和乙醇反复洗涤，离心，80℃真空干燥；(4)在马弗炉中热处理一定时间即可得到样品。本发明采用一步醇热法制备了一种SnO2球状纳米颗粒光催化剂。此法的优点是制备过程简便、反应条件可控性强、合成时间短，所得催化剂粒径分布窄、分散性良好和尺寸可控。它在环境治理尤其是染料废水水污染处理方面有着潜在的应用价值。
文档编号B01J23/14GK102671652SQ20121016507
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者吴玲, 张岩琛, 徐鹏鹏, 李和兴, 李贵生 申请人:上海师范大学