一种Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种形貌可控的二元金属负载型Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法，该纳米复合材料是将氯金酸、硝酸铜和锡源材料在溶剂、表面活性剂及还原剂中，通过冰盐浴结合溶剂热的湿化学原位合成法使其复合成分之间形成化学键络合而得到的Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合材料。本发明专利技术制得的复合材料利用Au/Cu二元金属纳米颗粒的等离子共振效应、Sn3O4材料的氧空位缺陷效应，以及Au/Cu金属纳米颗粒的优异电子传导，实现在光催化氧化还原降解污染物协同光催化分解水产氢过程中的快速电子‑空穴分离，从而提高其光催化分解水和光催化降解罗丹明B的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法
本专利技术涉及一种纳米复合光催化剂的制备方法，具体涉及一种Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法。
技术介绍
环境污染和能源短缺已经成为可持续发展道路上急需解决的问题，降解污染物以及开发清洁能源势在必行。太阳能光催化技术的发展对于缓解我国大气污染和能源短缺问题，以及加快实现绿色发展目标和进一步增强清洁能源制备
的国际竞争力具有重要意义。文献报道中，非化学计量比的氧化锡Sn3O4表现出了较小的禁带宽度以及较优异的可见光光催化性能。经水热法可以制备得到的层状Sn3O4纳米片具有可见光响应的禁带宽度(2.76eV)和优异的太阳光分解水制氢性能(3916μmol·h-1/0.5g)[Balgude,S.D.,Sethi,Y.A.,Kale,B.B.,Munirathnam,N.R.,Amalnerkar,D.P.,Adhyapak,P.V.NanostructuredlayeredSn3O4forhydrogenproductionanddyedegradationundersunlight[J].RSCAdvances,2016,6(98):95663-95669.]。并且多级纳米结构的Sn3O4实现了30min内太阳光照射条件下甲基橙30％的降解[Song,H.,Son,S.Y.,Kim,S.K.,&Jung,G.Y.AfacilesynthesisofhierarchicalSn3O4nanostructuresinanacidicaqueoussolutionandtheirstrongvisible-light-drivenphotocatalyticactivity.NanoResearch,2015,8(11),3553-3561.]。文献报道了关于Sn3O4的制备方法如下：溶剂热法[何运慧.Sn3O4基光催化材料的控制合成及性能研究[D].福州大学,2014.]、水热法[崔磊,杨丽娟,王帆,等.花状空心Sn3O4微球的制备及其光催化性能的研究[J].无机材料学报,2016,31(5):461-465.][Chen,X.,Huang,Y.,Zhang,K.,Feng,X.,&Wei,C.Novelhierarchicalflowers-likeSn3O4firstlyusedasanodematerialsforlithiumionbatteries.JournalofAlloysandCompounds,2017,690,765-770.]、强酸条件下的水热法[SongH,SonSY,KimSK,etal.AfacilesynthesisofhierarchicalSn3O4,nanostructuresinanacidicaqueoussolutionandtheirstrongvisible-light-drivenphotocatalyticactivity[J].纳米研究(英文版),2015,8(11):3553-3561.]、高温碳热还原法[SumanPH,LongoE,VarelaJA,etal.ControlledsynthesisoflayeredSn3O4nanobeltsbycarbothermalreductionmethodandtheirgassensorproperties.[J].JNanosciNanotechnol,2014,14(9):6662-6668.]等等。但未经改性的Sn3O4由于单一材料实在难以达到光生载流子分离率的最大化，因而需要对其进行改性制备，以进一步提高其光催化性能。对Sn3O4改性的研究报道包括Ce掺杂Sn3O4[Ma,X.,Shen,J.,Hu,D.,Sun,L.,Chen,Y.,&Liu,M.,etalPreparationofthree-dimensionalce-dopedSn3O4hierarchicalmicrosphereanditsapplicationonformaldehydegassensor.JournalofAlloys&Compounds,2017,726.]、石墨烯复合Sn3O4[Yu,X.,Zhao,Z.,Sun,D.,Ren,N.,Yu,J.,&Yang,R.,etal.(2018).Microwave-assistedhydrothermalsynthesisofSn3O4,nanosheet/rgoplanarheterostructureforefficientphotocatalytichydrogengeneration.AppliedCatalysisBEnvironmental.]、Ag负载Sn3O4[Tian,L.,Xia,K.,Hu,W.,Zhong,X.,Chen,Y.,&Yang,C.,etal.AwidelinearrangeandstableH2O2,electrochemicalsensorbasedonAgdecoratedhierarchicalSn3O4.ElectrochimicaActa,2017,231,190-199.]。但以上材料的光生电子-空穴分离率依然没有达到最优化，并且存在着稳定性不够高的缺陷，因而抑制了其光催化性能的进一步提高。目前，有关Au/Cu二元金属负载型半导体复合材料的制备方法主要有如下几种：模板剂法[许明扬,牛和林.Au/Cu1.94S/ZnS纳米复合物的制备及其光催化性能研究[J].安徽大学学报(自然科学版),2015(4):79-84.]、热置沉积法[杨静静,刘保顺,赵修建.一种可见光活性的等离子体纳米Au-Cu(I)@Na2Ti6O13光催化滤膜的制备和对乙醛的降解[J].催化学报,2017(12):2048-2055.]、体沉积法[海子彬.金铜双金属纳米颗粒修饰二氧化钛和铜基光催化剂的制备及应用基础研究[D].中国科学技术大学,2013.]、水热法结合沉积-沉淀法[赵娜.Au-M(M＝Ag,Cu)/TiO2-NB双金属纳米纸催化剂的制备及其催化性能研究[D].山东大学,2015.]等等。以上这些制备方法都具有其独特的优点，但不足之处大多在于制备工艺复杂、需要多步反应、样品硬团聚效应明显、负载金属易脱落等等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法，采用湿化学原位合成法制备出形貌可控、分散程度高、粒度均一且界面结合紧密的Au/Cu修饰的Sn3O4纳米复合光催化材料。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：1)取1mmol分析纯的酒石酸亚锡(C4H4O6Sn)和0.2～3mmol的酒石酸(C4H6O6)，充分溶解于5～15mL的无水乙醇中，之后依次加入2～12mmol的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱和10～20mL的去离子水完全溶解后得到溶液A；2)取1mmol分析纯的氯金酸(HAuCl4)、1～10mmol的硝酸铜(Cu(NO3)2)和0.03～5.0mmol的酒石酸(C4H6O6)充分溶解于5～18mL的去离子水，混合均匀后得到溶液B；3)将溶液B以30～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)取1mmol分析纯的酒石酸亚锡(C4H4O6Sn)和0.2～3mmol的酒石酸(C4H6O6)，充分溶解于5～15mL的无水乙醇中，之后依次加入2～12mmol的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱和10～20mL的去离子水完全溶解后得到溶液A；2)取1mmol分析纯的氯金酸(HAuCl4)、1～10mmol的硝酸铜(Cu(NO3)2)和0.03～5.0mmol的酒石酸(C4H6O6)充分溶解于5～18mL的去离子水，混合均匀后得到溶液B；3)将溶液B以30～60滴/分钟的速度逐滴加入溶液A中，之后用NaOH溶液调节其pH值为4～9得到水热反应前驱液；4)将前驱液转移至聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将反应釜放入恒温烘箱中在80～140℃保温24～32h；5)待水热反应结束且反应体系自然冷却至室温，将产物进行离心分离，并先后使用去离子水及无水乙醇洗涤，最后在50～60℃且真空度为10‑1～10‑3Pa的真空干燥箱中干燥得到Au/Cu共修饰的Sn3O4纳米复合光催化材料。

【技术特征摘要】
1.一种Au/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)取1mmol分析纯的酒石酸亚锡(C4H4O6Sn)和0.2～3mmol的酒石酸(C4H6O6)，充分溶解于5～15mL的无水乙醇中，之后依次加入2～12mmol的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱和10～20mL的去离子水完全溶解后得到溶液A；2)取1mmol分析纯的氯金酸(HAuCl4)、1～10mmol的硝酸铜(Cu(NO3)2)和0.03～5.0mmol的酒石酸(C4H6O6)充分溶解于5～18mL的去离子水，混合均匀后得到溶液B；3)将溶液B以30～60滴/分钟的速度逐滴加入溶液A中，之后用NaOH溶液调节其pH值为4～9得到水热反应前驱液；4)将前驱液转移至聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将反应釜放入恒温烘箱中在80～140℃保温24～32h；5)待水热反应结束且反应体系自然冷却至室温，将产物进行离心分离，并先后使用去离子水及无水乙醇洗涤，最后在50～60℃且真空度为10-1～10-3Pa的真空干燥箱中干燥得到Au/Cu共修饰的Sn3O4纳米复合光催化材料。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳青，马威，高航，田正山，罗晓强，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：河南,41