一种聚3-己基噻吩（P3HT）/金属修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法技术

一种聚3‑己基噻吩（P3HT）/金属修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法，将金属修饰Sn3O4半导体异质结通过化学键络合的形式负载分散于聚3‑己基噻吩而得到的复合光催化剂材料；金属修饰Sn3O4是将Pt、Au、Ag、Cu等具有等离子共振效应的单组分金属或多组分合金的金属纳米粒子分别负载于Sn3O4上。本发明专利技术利用Sn3O4的可见光光催化氧化还原特性、金属纳米粒子的等离子共振效应、聚3‑己基噻吩的导电性以及三个组分之间具有化学键合的异质结结构，来充分提高其光催化反应中的光生电子‑空穴分离率，从而有利于提高其光催化氧化还原降解污染物和光催化分解水产氢的性能。同时，种聚3‑己基噻吩易塑型的特点能有效避免粉体材料的回收困难问题。

【技术实现步骤摘要】
一种聚3-己基噻吩(P3HT)/金属修饰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材料的制备方法，特别涉及一种聚3-己基噻吩(P3HT)/金属修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法。
技术介绍
光催化剂材料的发展对于缓解我国的环境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。在光催化降解有机物以及光催化分解水制氢领域，金属负载型半导体光催化材料由于具有催化活性高、催化剂稳定性强等特点而被广泛研究。氧化锡是一种重要的n型宽带隙半导体，它具有优异的光电特性、气敏特性、化学稳定性和环境友好性，因而被广泛应用于药物传输、能量储存、磁存储介质材料、太阳能电池、电极材料、气敏传感材料、电催化材料和光催化材料等领域。然而单价态化学计量比氧化锡SnO2较大的禁带宽度限制了其在可见光范围内的光催化能力，对其进行氧空位缺陷浓度的调节以获得非化学计量比的缺陷型氧化锡材料，有利于提高其可见光光催化性能。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。聚3-己基噻吩(P3HT)由于其优异的可塑性及导电性，被广泛用于有机薄膜晶体管和有机太阳能电池，该聚合物在80年代被合成后，发展非常迅速，目前由P3HT和PCBM共同组成的有机太阳能电池效率已经达到5％以上。单一聚3-己基噻吩(P3HT)相对于无机半导体材料存在载流子迁移率低、载流子易复合、载流子扩散距离短等等问题，金属纳米粒子的等离子共振效应能有效解决以上问题。金属纳米粒子作为一种陷光结构，其表面等离子体陷光效应由于能限制入射光的传输特性，将光有效的限制在聚3-己基噻吩(P3HT)之中，而能有效提高聚3-己基噻吩(P3HT)/金属修饰Sn3O4异质结复合材料的光吸收、光电流和光电转换效率[徐鹏.基于表面等离子体共振增强的聚合物太阳能电池研究[D].吉林大学,2014.]。有关聚3-己基噻吩(P3HT)/金属负载型半导体复合材料的制备方法，目前主要有如下几种：旋转涂覆法和浸渍法[LiJH,ChenSW,YiC,etal.EffectsofGoldFilmMorphologyonSurfacePlasmonResonanceUsingPeriodicP3HT:PMMA/AuNanostructuresonSiliconSubstratefo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚3‑己基噻吩(P3HT)/金属修饰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分析纯的辛酸亚锡(C16H30O4Sn)和0.6～4.7mmol的乙酸(CH3COOH)充分溶解于2～17mL的无水乙醇中，之后依次加入4～18mmol的山梨酸钠、0.5～6mmol的植酸和10～26mL的去离子水混合均匀得到溶液A；2)取0～0.5mmol分析纯的氯铂酸(H2PtCl6)、0～1mmol的氯金酸(HAuCl4)、0～9.0mmol的硝酸银(AgNO3)、0～10mmol的硝酸铜(Cu(NO3)2)和0.1～6.0mmol的乙酸(CH3COOH)充分溶解于7～15mL的去离子水中得到溶液B；3)将溶液B以30～60滴/分钟的速度逐滴加入溶液A中混合均匀得到混合液C；4)将混合液C转移至聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将水热釜放入恒温烘箱中于100～180℃保温24～48h，水热反应结束，冷却至室温得到含有金属修饰的Sn3O4异质结的混合液D；5)在3‑己基噻吩(C10H16S)和步骤1)中所用辛酸亚锡(C16H30O4Sn)的摩尔比为(0.01～0.1):1，取3‑己基噻吩(C10H16S)在密闭容器中充分溶解于无水乙醇中得到溶液E；6)将混合液D以30～60滴/分钟的速度逐滴加入溶液E中，用乳酸溶液调节其pH值为2～4后迅速密封容器，将容器转移至‑20～‑10℃的低温恒温箱中，静置2～48h；7)反应结束后自然冷却至室温，将产物进行离心分离，并先后使用去离子水及无水乙醇各自洗涤，最后在30～70℃且真空度为10‑1～10‑3Pa的真空干燥箱中干燥，即得聚3‑己基噻吩(P3HT)/金属修饰Sn3O4纳米复合光催化材料。...

【技术特征摘要】
1.一种聚3-己基噻吩(P3HT)/金属修饰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分析纯的辛酸亚锡(C16H30O4Sn)和0.6～4.7mmol的乙酸(CH3COOH)充分溶解于2～17mL的无水乙醇中，之后依次加入4～18mmol的山梨酸钠、0.5～6mmol的植酸和10～26mL的去离子水混合均匀得到溶液A；2)取0～0.5mmol分析纯的氯铂酸(H2PtCl6)、0～1mmol的氯金酸(HAuCl4)、0～9.0mmol的硝酸银(AgNO3)、0～10mmol的硝酸铜(Cu(NO3)2)和0.1～6.0mmol的乙酸(CH3COOH)充分溶解于7～15mL的去离子水中得到溶液B；3)将溶液B以30～60滴/分钟的速度逐滴加入溶液A中混合均匀得到混合液C；4)将混合液C转移至聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后将水热釜放入恒温烘箱中于100～180℃保温24～48h，水热反应结束，冷却至室温得到含有金属修饰的Sn3O4异质结的混合液D；5)在3-己基噻吩(C10H16S)和步骤1)中所用辛酸亚锡(C16H30O4Sn)的摩尔比为(0.01～0.1):1，取3-己基噻吩(C10H16S)在密闭容器中充分溶解于无水乙醇中得到溶液E；6)将混合液D以30～60滴/分钟的速度逐滴加入溶液E中，用乳酸溶液调节其pH值为2～4后迅速密封容器，将容器转移至-20～-10℃的低温恒温箱中，静置2～48h；7)反应结束后自然冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳青，白青，贺国旭，李青彬，赵干卿，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：河南,41