一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法及所得产品技术

本发明专利技术公开了一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法及所得产品，步骤包括：将锡盐、硫代乙酰胺、对苯二胺和无水乙醇混合，所得透明溶液进行溶剂热反应，得SnS2花状自组装体；将SnS2花状自组装体分散于无水乙醇和乙醇胺中，然后加入锰盐和乙酸钠，混合均匀，所得混合液进行溶剂热反应，得产品。本发明专利技术通过两步溶剂热反应得到了形貌可控的SnS2/Mn3O4花状复合结构，反应原料成本低廉，反应体系易于调控，溶剂热反应条件温和，产物形貌新颖，均匀性和分散性好，重复性高，产率大，在光催化领域具有较大的应用前景。

Synthesis method and product of a SnS2/Mn3O4 flower like composite structure

The invention discloses a synthesis method and a product of SnS2/Mn3O4 flower like composite structure. The steps include: mixing tin salt, thioacetamide, phenylene two amine and anhydrous ethanol, the obtained transparent solution is prepared by solvent thermal reaction, and SnS2 flower like self assembly is obtained. The SnS2 flower like self assembled body is dispersed in anhydrous ethanol and ethanolamine. After adding manganese salt and sodium acetate, the mixture was evenly mixed, and the mixed solution was solvothermal to obtain the product. Through two step solvent thermal reaction, the SnS2/Mn3O4 flower shaped composite structure with controllable morphology has been obtained. The reaction material has low cost, the reaction system is easy to control, the solvent thermal reaction conditions are mild, the product morphology is novel, the uniformity and dispersion are good, the reproducibility is high, the yield is great, and it has great application prospect in the field of photocatalysis.

【技术实现步骤摘要】
一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法及所得产品
本专利技术涉及一种SnS2/Mn3O4复合材料的合成方法，具体涉及一种形貌可控的SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法及所得产品。
技术介绍
半导体光催化材料以太阳光为驱动力，具有价格低廉、效率高、使用安全、合成简便等优点，成为现阶段有效解决能源消耗和环境问题的绿色处理技术。然而，人们广泛研究的几种重要的半导体材料如TiO2，ZnO，ZnS等禁带较宽，通常需要施加紫外光源激发，且光生载流子的复合几率较大，严重影响了光催化效果。因此，设计和合成高效的可见光光催化剂材料是目前光催化领域的研究热点。近年来，金属硫化物如CdS，MoS2，SnS2等在裂解水产氢、光催化降解有机物、超级电容器等方面展示了较好的应用前景。其中，SnS2属于n型半导体，禁带宽度为2.18-2.44eV，具有化学稳定性好、无毒害、电学和光学性能优异等特点，在光电器件、可见光光催化剂、太阳能电池、锂离子电池等领域发挥着重要作用。现阶段人们已经利用多种合成方法得到了具有不同形貌特征的SnS2微纳米材料，例如，“Z.J.Yang,Y.Y.Ren,Y.C.Zhang,J.Li,H.B.Li,X.C.Huang,X.Y.Hu,Q.Xu,BiosensorsandBioelectronics,2011,26,4337-4341”报道了以氯化锡和硫粉为原料，经过球磨、高温反应后得到了尺寸可调的SnS2纳米片。“J.H.Liu,G.F.Huang,W.Q.Huang,H.Miao,B.X.Zhou,MaterialsLetters,2015,161,480-483”报道了以氯化锡和硫化钠为原料，乙二醇为溶剂，采用多元醇回流法得到了由片状SnS2紧密堆叠而成的类球形颗粒。研究表明，溶剂热法是合成形貌可控、结晶完整性高的SnS2微纳米材料的最有效手段，有利于提高产物的光催化活性。通过选择合适的原料、功能试剂和溶剂能够控制SnS2晶体的成核与生长进程，能够获得新颖的微观形貌。截止目前，国内外很少有利用溶剂热反应法合成SnS2花状自组装体及对其表面复合改性的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法及所得产品，该方法采用两步溶剂热反应得到了SnS2/Mn3O4花状复合结构，合成过程简便，反应进程可控，产物微观形貌特殊，拓展了SnS2基自组装结构的研究范畴。本专利技术是在国家自然科学基金青年科学基金项目（项目批准号：51402123）、深圳港创建材股份有限公司合作项目和国家级大学生创新创业训练计划项目（项目批准号：201610427017、201710427048）的资助下予以完成的。本专利技术具体技术方案如下：一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法，该方法包括以下步骤：（1）将锡盐、硫代乙酰胺、对苯二胺和无水乙醇混合，得透明溶液；（2）将上述透明溶液进行溶剂热反应，得SnS2花状自组装体；（3）将SnS2花状自组装体分散于无水乙醇和乙醇胺（单乙醇胺）的混合溶剂中，然后加入锰盐和乙酸钠，混合均匀，得混合液；（4）将上述步骤（3）的混合液进行溶剂热反应，得SnS2/Mn3O4花状复合结构。本专利技术先通过溶剂热反应得到SnS2花状自组装体。其中，锡盐作为锡源，硫代乙酰胺作为硫源和表面活性剂，对苯二胺作为结构导向剂，无水乙醇作为溶剂，通过调整透明溶液的组份和含量调控透明溶液的酸碱性、粘度、还原性等物化性能，使SnS2晶核形成的动力学反应进程可控，通过溶剂热能成功得到花状自组装体。优选的，步骤（1）中，锡盐、硫代乙酰胺和对苯二胺的摩尔比为1：5.0-8.5：0.3-0.6。优选的，锡盐在透明溶液中的浓度为0.02-0.05mol/L。透明溶液中过量的硫代乙酰胺可以控制SnS2晶体发育的生长习性得到SnS2纳米片，在对苯二胺的诱导下，SnS2纳米片相互作用交替堆叠，通过自组装过程形成了SnS2花状自组装体。进一步的，步骤（2）中，溶剂热反应的温度为150-170℃。反应时间一般为5-20h。合适的溶剂热条件可以得到形貌良好、尺寸可调的SnS2花状结构。进一步的，步骤（1）中，所述锡盐为锡的卤化物，例如四氯化锡。本专利技术通过步骤（1）和（2）得到SnS2花状自组装体。然后以该SnS2花状自组装体为基体骨架材料，以锰盐作为锰源，乙酸钠作为表面活性剂，无水乙醇和乙醇胺作为混合溶剂，通过第二步溶剂热反应得到最终的SnS2/Mn3O4花状复合结构，该花状复合结构的骨架材料为SnS2花状自组装体，在SnS2花状自组装体上沉积有Mn3O4纳米棒。乙醇胺既作为溶剂，同时又提供了碱源和还原性，调控了Mn3O4纳米棒在SnS2纳米片表面的生长过程。SnS2花状自组装体均匀分散到无水乙醇和乙醇胺的混合溶剂中优化了SnS2纳米片表面的电负性和活性位点，通过调节锰盐和乙酸钠的加入量控制了Mn3O4晶核在SnS2纳米片表面上的成核与长大过程，乙酸钠能够吸附到Mn3O4晶面上起到生长控制剂作用，导致Mn3O4晶核沿着一维方向生长得到棒状结构。优选的，步骤（3）中，SnS2、锰盐和乙酸钠的摩尔比为1：0.5-1.8：4.0-6.0。优选的，步骤（3）中，无水乙醇和乙醇胺的体积比为1：0.02-0.06。优选的，步骤（3）中，锰盐在混合液中的浓度为0.02-0.03mol/L。进一步的，步骤（3）中，所述锰盐为锰的卤化物，例如氯化锰。进一步的，步骤（4）中，溶剂热反应的温度为170-190℃。反应时间一般为5-20h。本专利技术所得SnS2/Mn3O4花状复合结构由SnS2花状自组装体和沉积在SnS2花状自组装体表面的Mn3O4纳米棒组成，所述SnS2花状自组装体由SnS2纳米片自组装而成。该SnS2/Mn3O4花状复合结构形貌新颖、独特，也在本专利技术保护范围之内。进一步的，所述SnS2花状自组装体的尺寸为0.8-12.0μm。所述SnS2纳米片的尺寸为0.18-4.6μm，SnS2纳米片的厚度为5-60nm。所述Mn3O4纳米棒的长度为18-160nm，长径比为1:0.05-0.13。本专利技术设计了新颖的反应体系，采用两步溶剂热法合成了尺寸可调、形貌独特、分散性好的SnS2/Mn3O4花状复合结构，合成机理与产物形貌未见报道。本专利技术为溶剂热法合成SnS2基复合材料提供了新的技术支持，所得产物丰富了SnS2基光催化材料的研究体系，对SnS2基光催化剂材料的发展具有重要意义。本专利技术反应原料成本低廉，反应体系易于调控，溶剂热反应条件温和，反应过程简便，产物产率大，重复性高，易于规模化生产。所得SnS2/Mn3O4花状复合结构微观形貌特殊、单一，形貌均匀性和分散性好，SnS2/Mn3O4表面异质结的分布和结构可控，在可见光光催化领域具有较好的应用价值。附图说明图1为本专利技术实施例1合成的SnS2/Mn3O4花状复合结构的X射线衍射（XRD）图谱。图2为本专利技术实施例1合成的SnS2/Mn3O4花状复合结构的扫描电镜（SEM）图片。图3为本专利技术实施例1合成的SnS2/Mn3O4花状复合结构的SEM图片。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行进一步的阐述，下述说明仅为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。实施例11.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法，其特征是包括以下步骤：（1）将锡盐、硫代乙酰胺、对苯二胺和无水乙醇混合，得透明溶液；（2）将上述透明溶液进行溶剂热反应，得SnS2花状自组装体；（3）将SnS2花状自组装体分散于无水乙醇和乙醇胺的混合溶剂中，然后加入锰盐和乙酸钠，混合均匀，得混合液；（4）将上述步骤（3）的混合液进行溶剂热反应，得SnS2/Mn3O4花状复合结构。

【技术特征摘要】
1.一种SnS2/Mn3O4花状复合结构的合成方法，其特征是包括以下步骤：（1）将锡盐、硫代乙酰胺、对苯二胺和无水乙醇混合，得透明溶液；（2）将上述透明溶液进行溶剂热反应，得SnS2花状自组装体；（3）将SnS2花状自组装体分散于无水乙醇和乙醇胺的混合溶剂中，然后加入锰盐和乙酸钠，混合均匀，得混合液；（4）将上述步骤（3）的混合液进行溶剂热反应，得SnS2/Mn3O4花状复合结构。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是：步骤（1）中，锡盐、硫代乙酰胺和对苯二胺的摩尔比为1：5.0-8.5：0.3-0.6。3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征是：步骤（3）中，SnS2、锰盐和乙酸钠的摩尔比为1：0.5-1.8：4.0-6.0。4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征是：步骤（3）中，无水乙醇和乙醇胺的体积比为1：0.02-0.06。5.根据权利要求1、2或3所述的合成方法，其特征是：步骤（1）中，锡盐在透明溶液中的浓度为0.02-0.05mol/L；步骤（3）中，锰盐在混合液中的浓度为0.02-0....

【专利技术属性】
技术研发人员：马谦，陈迎，李绘，张进涛，韩智峰，王俊鹏，车全德，王刚，杨萍，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37