一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合催化剂的制备方法及其应用，包括以下步骤，以SnCl4·5H2O、C2H5NS为原料、以碳纤维布为支撑材料，在溶剂中，反应制备CC@SnS2复合材料；将CC@SnS2复合材料煅烧处理得到可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂。本发明专利技术克服了处理含铬废水的传统方法包括化学沉淀法、吸附法、离子交换树脂法以及电解法的缺陷，采用光催化技术可以利用太阳光源或者人造光源，在无需加入吸附剂或还原剂的情况下，利用半导体光催化剂将铬废水中的六价铬转化成毒性小、易于生成沉淀的三价铬，大大降低了处理成本和能耗。

Preparation and application of a CC@SnS2/SnO2 composite catalyst with visible light response

【技术实现步骤摘要】
一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于无机功能材料
，具体涉及一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合催化剂的制备方法及其对水体中六价铬的降解去除应用。
技术介绍
我国的水体污染主要以化学污染为主，尤其是重金属如Cd、Cu、Cr等造成的水污染最为严重，其中又以铬废水最为常见。据研究调查重金属铬对大多数生物体具有强烈的致癌性，并且其在水中的溶解度较高。因此，水生态系统和饮用水源中铬的存在会导致腹泻，肝癌，皮肤癌等疾病，严重威胁着人类的生命健康安全。所以，寻找廉价、高效、节能的方法降解去除铬废水，已成为环境研究的热点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够对可见光响应的、催化降解水体中六价铬的无机功能材料。为达到上述目的，本专利技术具体技术方案如下：一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂及其制备方法，包括以下步骤：（1）以SnCl4·5H2O、C2H5NS为原料、以碳纤维布为支撑材料，在溶剂中，反应制备CC@SnS2复合材料；（2）将CC@SnS2复合材料煅烧处理得到可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂。本专利技术还公开了CC@SnS2复合材料及其制备方法，包括以下步骤：以SnCl4·5H2O、C2H5NS为原料、以碳纤维布为支撑材料，在溶剂中，反应制备CC@SnS2复合材料。上述技术方案中，步骤（1）中原料SnCl4·5H2O、C2H5NS摩尔比为（1.5～2）∶（5～10）；所述反应的温度150～200℃，反应的时间为12～20h；优选的将SnCl4·5H2O、C2H5NS与溶剂搅拌混合10～30min后加入碳纤维布再进行反应；进一步优选的，反应结束后自然冷却至室温，将产物先后用去离子水和乙醇冲洗后烘干制备CC@SnS2复合材料；优选烘干温度为30～60℃。此外，通过步骤（1）适当的反应条件以及原料比例，有利于形成表面光滑的SnS2纳米片，并以紧密堆积的方式均匀地生长在碳布，为步骤（2）的反应提供了良好的比表面。上述技术方案中，步骤（2）中煅烧的温度为300～500℃，煅烧的时间为10～60min，优选15～30min。本专利技术的技术方案可举例如下：（1）一步溶剂热法制备CC@SnS2：取1.5～2mmolSnCl4·5H2O放于反应釜中，加入20～40mL溶剂异丙醇，搅拌溶解后加入5～10mmol的C2H5NS，继续搅拌一段时间后，取面积为1×1～3×3cm2的碳纤维布（CC）放置到反应釜中使其紧贴釜壁，并将反应釜置于烘箱内加热反应一段时间；待体系自然冷却至室温时，将所得的产物先后用去离子水和乙醇反复冲洗数次后烘干；（2）热氧化法制备CC@SnS2/SnO2：将步骤（1）中所制得的产物放于石英舟中，使用管式炉煅烧一定的时间，得到CC@SnS2/SnO2复合材料。本专利技术将对可见光响应的SnS2催化剂通过一步溶剂热的方法，修饰到碳纤维布表面，并通过简单的热氧化法制备出复合型CC@SnS2/SnO2光催化剂，实现其在降解水体中六价铬方面能够得到广泛地应用。因此，本专利技术还进一步公开了可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂在降解水体中六价铬中的应用，或者可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂在制备六价铬处理剂中的应用，同时本专利技术还公开了CC@SnS2复合材料在制备可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂或者在制备六价铬处理剂中的应用。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1.本专利技术采用简单易操作的溶剂热法和热氧化法，制得CC@SnS2/SnO2复合光催化剂，制备工艺简单，材料来源丰富，有利于实现制备成本的降低，易实现大规模生产；SnS2带隙值为2.2eV左右，是一种高效、稳定的可见光催化剂；但是现有技术表明，SnS2其光生电子和空穴的复合速率较快，影响其光催化效率；本专利技术使用稳定氧化物半导体对SnS2进行复合，可以提高其光生电子和光生空穴的分离效率，进而提高其光催化活性，尤其是SnS2和SnO2能带结构相匹配，两个物质复合后，光生载流子的分离效率可以得到提高，从而比单一的SnS2和SnO2具有更高光催化活性；同时采用碳布作为催化剂的载体，有利于复合光催化剂的回收和循环使用。2.本专利技术CC@SnS2/SnO2复合光催化剂促进了SnS2和SnO2纳米粒子中光生载流子的分离效率，有效地增加光生电荷的存活寿命，促进其光催化活性；能够抑制电子和空穴的复合，进一步提高了对含铬废水的降解效率，同时取代了金属半导体材料中昂贵的金属元素，更重要的是碳布作为催化剂的载体，有利于光催化剂的回收和循环使用。3、本专利技术克服了处理含铬废水的传统方法包括化学沉淀法、吸附法、离子交换树脂法以及电解法的缺陷，采用光催化技术可以利用太阳光源或者人造光源，在无需加入吸附剂或还原剂的情况下，利用半导体光催化剂将铬废水中的六价铬转化成毒性小、易于生成沉淀的三价铬，大大降低了处理成本和能耗。附图说明附图1为实施例一至六公开的CC@SnS2、CC@SnS2/SnO2和CC@SnO2的扫描电镜图；附图2为实施例一至六公开的CC@SnS2、CC@SnS2/SnO2和CC@SnO2的X射线衍射图；附图3为实施例一至六公开的CC@SnS2、CC@SnS2/SnO2和CC@SnO2降解水体中六价铬的效果图；附图4为实施例八公开的CC@SnS2/SnO2-(b)降解水体中六价铬的循环效果图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一：CC@SnS2制备：取1.6mmol的SnCl4·5H2O放于反应釜中，加入30mL溶剂异丙醇，搅拌溶解后加入6mmol的C2H5NS，继续搅拌30min后，取面积为2×2cm2的碳纤维布（CC）放置到反应釜中使其紧贴釜壁，并将反应釜置于烘箱内在180℃加热反应24h；带体系自然冷却至室温时，将所得的产物先后用去离子水和乙醇反复冲洗数次，放入60℃下的烘箱中烘干。为了观察材料复合后的形貌，采用扫描电镜对本实施例制备的产品进行表征，附图1是本实施例制备的一种可见光响应CC@SnS2催化剂的扫描电镜图，（a）表示本实施例制备的CC@SnS2催化剂。实施例二：CC@SnS2/SnO2制备：将实施例一种所制得的产物放于石英舟中，使用管式炉在400℃煅烧15min，得到CC@SnS2/SnO2复合材料。为了观察材料复合后的形貌，采用扫描电镜对本实施例制备的产品进行表征，附图1是本实施例制备的一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合催化剂的扫描电镜图，（b）表示本实施例制备的CC@SnS2/SnO2复合催化剂。实施例三：CC@SnS2/SnO2制备：将实施例一种所制得的产物放于石英舟中，使用管式炉在400℃煅烧30min，得到CC@SnS2/SnO2复合材料。为了观察材料复合后的形貌，采用扫描电镜对本实施例制备的产品进行表征，附图1是本实施例制备的一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合催化剂的扫描电镜图，（c）表示本实施例制备的CC@SnS2/SnO2复合催化剂。实施例四：CC@SnS2/SnO2制备：将实施例一种所制得的产物放于石英舟中，使用管式炉在400℃煅烧45min，得到CC@SnS2/SnO2复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）以SnCl4·5H2O、C2H5NS为原料、以碳纤维布为支撑材料，在溶剂中，反应制备CC@SnS2复合材料；（2）将CC@SnS2复合材料煅烧处理得到可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）以SnCl4·5H2O、C2H5NS为原料、以碳纤维布为支撑材料，在溶剂中，反应制备CC@SnS2复合材料；（2）将CC@SnS2复合材料煅烧处理得到可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂。2.根据权利要求1所述可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，SnCl4·5H2O、C2H5NS的摩尔比为（1.5～2）∶（5～10）；所述反应的温度150～200℃，反应的时间为12～20h。3.根据权利要求1所述可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，将SnCl4·5H2O、C2H5NS与溶剂搅拌混合10～30min后加入碳纤维布再进行反应；反应结束后自然冷却至室温，将产物先后用去离子水和乙醇冲洗后烘干制备CC@SnS2复合材料。4.根据权利要求1所述可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，煅烧的温度为300～500℃，煅烧的时间为10～60min。5.根据权利要求4所述可见光响应CC@SnS2/SnO2复合光催化剂及其制备方法，其特征在于，步骤（2）中，煅烧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：路建美，陈冬赟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32