本发明专利技术公开一种负载纳米SnO2/TS‑1的合成方法及应用。本发明专利技术的合成方法以五水四氯化锡和钛硅分子筛即TS‑1为主要原料，采用溶胶‑凝胶法合成。本发明专利技术实现了SnO2与TS‑1的有机结合，不仅提升了该材料的吸附性能，也有效提高了光催化活性，本发明专利技术用载体将二氧化锡固定，防止SnO2粉末流失，并且易于分离、回收、利用；载体提供了可观的比表面积，能够有效的将污染物吸附在催化剂表面，并使污染物在催化剂表面扩散到二氧化锡的活性中心；部分载体可同SnO2发生相互作用，有利于电子一空穴对的分离；用载体将催化剂固定，便于对催化剂进行表面修饰。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于染料废水中有色染料的降解
，具体涉及一种负载纳米SnO2/TS-1的合成方法及应用。
技术介绍
据美国染料索引(Colorhidex)所知，目前的商品染料已达数万种之多，从而染料废水已经成为当前最主要的水体污染源之一。我国是纺织印染业的第一大国，而印染行业又是工业废水排放的大户，排放量约占整个工业废水排放量的35％，故由此造成的生态破坏和经济损失是难以估量的。目前，能否解决印染行业的污染问题已经成为是否可以实现印染行业可持续发展的前提重要条件。染料废水具有色度高、有机物含量高、水质和pH值变化大、水温水量波动大等特点。这些染料释放到水体环境以后，不仅影响水体美观，而且通常在好氧条件下不易被生物降解，而在厌氧条件下它们又极易转化成芳香胺等致癌物，对人体健康产生巨大威胁。而一些传统废水处理方法如吸附法、气浮法、膜分离法等属于非降解的物理处理技术，它们只是对染料进行相间转移，并没有真正对染料进行脱色和矿化，并且二次污染和混凝剂、吸附剂等再生问题一直得不到合理解决；而化学、生化等处理技术虽是降解性的，但除净度低，废水中的有毒物含量仍远远高于国家废水排放标准。因此，寻求一种有效的染料废水处理方法已经成为水处理环境领域的一个重要研究方向。半导体光催化具有降解速度快、降解完全、节能等特点，迅速成为污染领域引人注目的新技术。纳米粒子具有与材料的单个原子、分子相同粒径的特性，具有原子经济性，在众多领域中展现了重要的应用价值，引起了科技工作者的普遍关注。目前普遍采用的纳米SnO2或SnO2溶胶处理废水的技术(CiciWang,JibiaoLi,YanfengZhang’,YuWei,JingzeLiu.TheinfluenceofphosphateoncrystalgraingrowthofnanosizedSnO2[J].JournalofAlloysandCompounds:493(2010)64–69)还存在催化剂难以回收和不能重复使用等缺点，限制了SnO2在水处理方面的实际应用。解决这些问题的有效方法是制备负载型光催化剂。相比于纳米SnO2，负载型SnO2催化剂(Millsa,LeHuntsS.Anoverviewofsemiconductorphotocatalysis.JournalofphotochemistryandphotobiologyA:Chemistry:1997.108:1-35.)具有容易分离、易回收、多次重复利用等优点。于是人们将研究转向固定相SnO2催化剂。寻找合适的催化剂载体以及研发出有效的负载方法是将SnO2光催化剂应用于工业生产的关键技术之一。TiO2也是一种新型光催化剂，目前研究二氧化钛催化剂负载的较多，实验也比较成熟，其主要工艺有溶胶凝胶法和粉末烧结法，另外还有溶液浸渍法、化学气相沉积法、液相沉积法和水热法等，SnO2的负载研究相对于TiO2来讲，负载方法并不成熟，负载体种类也有局限，因此，选择合适的载体，改进负载工艺对SnO2来说非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种负载纳米SnO2/TS-1的合成方法及应用。本专利技术的技术方案为：一种负载纳米SnO2/TS-1的合成方法，采用溶胶-凝胶合成，具体包括如下步骤：(1)将五水四氯化锡置于干净的烧杯中，加入盐酸溶液，不断搅拌至全部溶解；(2)在剧烈搅拌下缓慢向步骤(1)所得溶液中加入氨水，调节pH，形成白色溶胶；(3)对白色溶胶进行超声波分散，使其充分分散均匀，得分散液；(4)向步骤(3)所得分散液中加入钛硅分子筛即TS-1，搅拌，然后静置、陈化，形成凝胶；(5)抽滤、洗涤，然后进行干燥；(6)进行焙烧，冷却后研磨装袋；其中，五水四氯化锡与钛硅分子筛的质量比按负载量为10～70％进行控制，负载量按得到的SnO2与SnO2/TS-1的质量比进行计算。进一步地，所述的盐酸溶液通过在浓盐酸中加蒸馏水得到，盐酸溶液的浓度优选0.1～5％，盐酸加入的作用主要是为了在酸性条件下溶解原材料五水四氯化锡，防止其水解，避免降低二氧化锡的产量和性能。进一步地，步骤(2)的pH优选为5～10，更优选为7～8。进一步地，超声波分散的时间优选为30～150min，更优选为60～120min，进一步优选为80～100min，最优选为90min。进一步地，步骤(4)的搅拌时间优选0.5～3小时，更优选为1.5～2.5小时，最优选为2小时。进一步地，步骤(5)的干燥温度优选80～120℃，干燥时间优选4～12小时。进一步地，焙烧温度优选为350～600℃，更优选为400～550℃，最优选为400℃；焙烧时间为2～5小时。本专利技术的另一目的在于将所制备的负载纳米SnO2/TS-1作为光催化剂用于染料废水中。进一步地，染料废水优选含A-2BF酸性红的废水。本专利技术实现了SnO2与TS-1的有机结合，虽然纳米SnO2自身就具有较好的光催化活性，但是这种粉末的纳米SnO2的吸附能力较差，特别是对非极性分子，这限制了它的进一步应用。而钛硅分子筛TS-1具有均匀的多孔结构、较大的比表面积，并且具有较好的吸附性能。将两者有效的结合起来，从而产生协同复合效应，不仅能够弥补单一使用SnO2的不足，还能显著地提高纳米SnO2的光催化性能。负载在分子筛孔道内或表面上的纳米SnO2粒子在光的照射下产生电子-空穴对，钛硅分子筛TS-1的孔道内具有很强的静电场，其表面将富集电子，能够有效的抑制电子-空穴对复合，从而使得钛硅分子筛TS-1的有机物可以很容易的获得自由活性基团，从而提高光催化剂的光催化活性。负载后的催化剂具有以下优势：(1)用载体将二氧化锡固定,防止SnO2粉末流失,并且易于分离、回收、利用；(2)载体提供了可观的比表面积,能够有效的将污染物吸附在催化剂表面,并使污染物在催化剂表面扩散到二氧化锡的活性中心；(3)部分载体可同SnO2发生相互作用,有利于电子一空穴对的分离；(4)用载体将催化剂固定,便于对催化剂进行表面修饰。附图说明图1为钛硅分子筛(左)和实施例3所得负载纳米SnO2/TS-1(右)的SEM图。图2为钛硅分子筛(左)和实施例3所得负载纳米SnO2/TS-1(右)的红外光谱图。图3为钛硅分子筛(左)和实施例3所得负载纳米SnO2/TS-1(右)的N2吸附-脱附等温线图。图4为钛硅分子筛(左)和实施例3所得负载纳米SnO2/TS-1(右)的N2孔径分布图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术并不限于此。实施例1采用溶胶-凝胶法合成负载型的纳米SnO2粉体即负载纳米SnO2/TS-1，具体方法如下：准确称取1gSnCl4·5H2O于干净的烧杯中，然后加入20ml蒸馏水，随后加入0.1ml的浓盐酸(质量分数为37％)，在酸性条件下搅拌使溶液澄清，加入一定量的氨水，调节pH为7～8，超声波分散1.5h,加入3.0g钛硅分子筛TS-1搅拌2h,静置陈化，洗涤，干燥，450℃焙烧2h，得到负载样品，负载量按得到SnO2的量与SnO2/TS-1的质量比计算，制得负载量为14％的负载纳米SnO2/TS-1。实施例2采用与实施例1相同的方法，不同的是SnCl4·5H2O的加入量为2g，得到的负载量为2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负载纳米SnO2/TS‑1的合成方法，其特征在于，采用溶胶‑凝胶合成，具体包括如下步骤：(1)将五水四氯化锡置于干净的烧杯中，加入盐酸溶液，不断搅拌至全部溶解；(2)在剧烈搅拌下缓慢向步骤(1)所得溶液中加入氨水，调节pH，形成白色溶胶；(3)对白色溶胶进行超声波分散，使其充分分散均匀，得分散液；(4)向步骤(3)所得分散液中加入钛硅分子筛即TS‑1，搅拌，然后静置、陈化，形成凝胶；(5)抽滤、洗涤，然后进行干燥；(6)进行焙烧，冷却后研磨装袋；其中，五水四氯化锡与钛硅分子筛的质量比按负载量为10～70％进行控制，负载量按得到的SnO2与SnO2/TS‑1的质量比进行计算。
【技术特征摘要】
1.一种负载纳米SnO2/TS-1的合成方法，其特征在于，采用溶胶-凝胶合成，具体包括如下步骤：(1)将五水四氯化锡置于干净的烧杯中，加入盐酸溶液，不断搅拌至全部溶解；(2)在剧烈搅拌下缓慢向步骤(1)所得溶液中加入氨水，调节pH，形成白色溶胶；(3)对白色溶胶进行超声波分散，使其充分分散均匀，得分散液；(4)向步骤(3)所得分散液中加入钛硅分子筛即TS-1，搅拌，然后静置、陈化，形成凝胶；(5)抽滤、洗涤，然后进行干燥；(6)进行焙烧，冷却后研磨装袋；其中，五水四氯化锡与钛硅分子筛的质量比按负载量为10～70％进行控制，负载量按得到的SnO2与SnO2/TS-1的质量比进行计算。2.根据权利要求1所述的负载纳米SnO2/TS-1的合成方法，其特征在于，所述的盐酸溶液通过在浓盐酸中加蒸馏水得到，盐酸溶液的浓度为0.1～5％。3.根据权利要求1所述的负载纳米SnO2\...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭正德，刘明夏，白勇，周文静，兰东辉，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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