一种黑色SnO制造技术

本发明专利技术公开了一种黑色SnO

A black SnO

【技术实现步骤摘要】
一种黑色SnO2及其制备方法和应用
本专利技术涉及黑色SnO2纳米材料的制备方法及在光催化领域的应用，尤其涉及一种黑色SnO2及其制备方法和应用。
技术介绍
环境污染是全世界各国普遍关注的问题。在中国，伴随着工业和制造业的快速发展，我们无时无刻不在制造大量的有毒有害污染物，水污染尤其是化工厂排出的染料废水严重地威胁着环境与人体健康。使用半导体光催化剂来降解这些有机污染物，可以将有机废弃物降解为CO2、H2O等无机小分子，通过光催化技术去除水体和土壤中有毒有害污染物被认为是解决环保问题的有效手段之一。SnO2是典型的n型半导体，已经被证实具有优良的光催化性能，在水处理领域有着广阔的应用前景。由于SnO2的禁带宽度为3.6eV，需要能量较高的紫外光才能有效地激发光催化反应，这导致其光催化降解效率远低于TiO2、ZnO等常见的光催化材料。因此，目前文献中有关提升SnO2的光催化性能的报道，主要是通过掺杂金属和非金属或将SnO2与其他半导体复合来改善吸光特性，进而获得可见光照射下的光催化降解活性，但是需要指出的是这些操作相对复杂、繁琐且成本高昂，会产生有毒有害的废弃物，限制了其工业化推广与应用。如中国专利技术专利(公开号：CN103406159A)报道了一种光化学方法制备的SnO2/石墨烯复合材料，在光催化降解水中有机污染物方面展现了潜在的应用前景；中国专利技术专利(公开号：CN103881122A)报道了一种具有高可见光催化活性的纳米SnO2/聚氯乙烯复合薄膜，在可见光下展现了优异的光催化降解水体中染料罗丹明B的性能，同时复合薄膜极易从降解液中分离回收，有着高度的稳定性。因此，开发工艺流程简单、环境友好且具有高效可见光催化活性的SnO2材料依然是一个严峻的课题。经调研国内外有关二氧化锡光催化剂的相关文献和专利发现，目前还没有关于黑色二氧化锡的简易制备方法及在光催化水处理应用方面的报道。
技术实现思路
基于背景介绍中存在的技术问题，本专利技术提出了一种黑色SnO2及其制备方法和应用，本专利技术制备的具有高可见光催化活性率的黑色SnO2，不使用有毒有害原料，生产周期短，是一种简单、快速、大规模制备的黑色二氧化锡光催化材料的新方法，对可见光有强烈的吸收，能够有效的催化降解水体中的甲基橙污染物分子。本专利技术提出的一种黑色SnO2的制备方法，包括如下步骤：S1、制备Sn(OH)4无定形前驱体将SnCl4·5H2O溶于稀盐酸中，得到A溶液；将NaOH溶于水中，得到B溶液；向容器中加入水，水浴加热至90-98℃，将A溶液、B溶液同时缓慢加入容器中，搅拌，用盐酸调节体系pH值为6-7，送至烘箱中熟化；S2、制备白色SnO2将S1中的固体取出，除去表面吸附的金属离子和盐酸，干燥，置于马弗炉中，升温到400-800℃，保温，得到白色SnO2；S3、制备黑色SnO2将NaBH4、白色SnO2混合研磨均匀，置于管式炉中，在保护气氛下，在温度350-400℃退火处理，降温，得到黑色SnO2。本专利技术的制备过程中：1.制备Sn(OH)4无定形前驱体，将SnCl4·5H2O溶解于稀盐酸溶液中，选择稀盐酸的原因是为了防止Sn4+离子的水解，再将其与NaOH在水浴中反应，最后调节pH值到6-7之间。2.制白色SnO2粉末，将上一步中得到的Sn(OH)4无定形前驱体沉淀在空气中高温退火处理，脱去羟基和结晶水，在高温条件下晶化得到无缺陷的白色SnO2粉末。3.制备黑色SnO2粉末，在保护气氛下，通过NaBH4强化学还原作用，在白色Ta2O5晶格内引入Sn2+离子和氧空位，使带隙宽度变窄，提高对可见光的吸收，最终获得黑色SnO2。优选地，在S1中，将SnCl4·5H2O溶于稀盐酸中，其中稀盐酸的浓度为1-3mol/L；优选地，SnCl4·5H2O与稀盐酸的重量体积比g：ml为1-2：25-50。优选地，在S1中，将NaOH溶于水中，其中NaOH与水的重量体积比g：ml为2.5-5：25-50。优选地，在S1中，熟化过程中，熟化温度≥60℃，熟化时间≥24h。优选地，在S1中，向容器中加入水，其中SnCl4·5H2O与水的重量体积比g：ml为1-2：100-300。优选地，干燥后，首先装入刚玉坩埚内，然后置于马弗炉中；优选地，马弗炉升温速率是5-10℃/min。优选地，在S3中，NaBH4与白色SnO2的质量比≥0.5：1。优选地，在S3中，保护气为氮气和/或氩气。本专利技术还提出了一种所述的黑色SnO2，采用所述的黑色SnO2的制备方法制成。本专利技术还提出了一种所述黑色SnO2在光催化剂中的应用。一种具有高可见光催化活性率的黑色SnO2的制备方法。主要采用简单的湿法化学制备Sn(OH)4无定形前驱体，再于空气中高温煅烧，制备出白色SnO2。随后以NaBH4为还原剂，在保护气条件下高温还原处理白色SnO2得到黑色SnO2光催化材料。具体原理是通过在SnO2晶格中引入低价Sn2+离子和氧空位缺陷，使得SnO2带隙变窄，从而能够吸收利用太阳光中的可见光部分，来扩展其对可见光的吸光度，同时降低光生电子和空穴复合几率，最终实现高效光催化降解水体中甲基橙污染物。本制备工艺不使用有毒有害原料，生产周期短，是一种简单、快速、大规模制备的黑色二氧化锡光催化材料的新方法，且工艺成熟，产品颗粒尺寸均匀，可大批量工业化生产。本专利技术以染料甲基橙为光降解对象，研究发现缺陷结构的引入提高了SnO2在可见光下催化活性，30分钟内对水体中浓度为10ppm的甲基橙脱除率可达93.6％，证实了本专利技术中黑色SnO2在应用于水污染治理方面光明的前景。本专利技术制备的黑色SnO2光催化剂具有以下优点：1.合成过程中使用的原料包括SnCl4·5H2O、盐酸、NaOH及NaBH4在内，都是大宗化学品，廉价易得，同时对人体和环境友好，不会造成污染和伤害；2.采用湿法化学和煅烧制备工艺，流程简单易操作，可以使用工业设备大量合成；3.所得的黑色SnO2对可见光有强烈的吸收，能够有效的催化降解水体中的甲基橙污染物分子。附图说明图1为实施例5所制备的白色SnO2和黑色SnO2的样品照片；图2为实施例5所制备的黑色SnO2的TEM照片；图3为实施例5所制备的黑色SnO2粉末的吸光谱；图4为实施例5所制备的黑色SnO2的电子顺磁共振谱；图5为实施例5所制备的黑色SnO2在可见光照射下催化降解水体中甲基橙染料。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1一种黑色SnO2的制备方法，包括如下步骤:S1、制备Sn(OH)4无定形前驱体将1gSnCl4·5H2O溶解于一个体积为25mL稀盐酸中，得到A溶液；将2.5gNaOH溶解于25mL去离子水中，得到B溶液；向容器中加入100ml去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑色SnO

【技术特征摘要】
1.一种黑色SnO2的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备Sn(OH)4无定形前驱体
将SnCl4·5H2O溶于稀盐酸中，得到A溶液；将NaOH溶于水中，得到B溶液；
向容器中加入水，水浴加热至90-98℃，将A溶液、B溶液同时缓慢加入容器中，搅拌，用盐酸调节体系pH值为6-7，送至烘箱中熟化；
S2、制备白色SnO2
将S1中的固体取出，除去表面吸附的金属离子和盐酸，干燥，置于马弗炉中，升温到400-800℃，保温，得到白色SnO2；
S3、制备黑色SnO2
将NaBH4、白色SnO2混合研磨均匀，置于管式炉中，在保护气氛下，在温度350-400℃退火处理，降温，得到黑色SnO2。


2.根据权利要求1所述的黑色SnO2的制备方法，其特征在于，在S1中，将SnCl4·5H2O溶于稀盐酸中，其中稀盐酸的浓度为1-3mol/L；优选地，SnCl4·5H2O与稀盐酸的重量体积比g：ml为1-2：25-50。


3.根据权利要求1所述的黑色SnO2的制备方法，其特征在于，在S1中，将NaOH溶于水中，其中NaOH与水的重量体...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱青，陈晓露，李磊磊，杨丽，
申请(专利权)人：苏州机数芯微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32