一种表面非晶/结晶结构SnO制造技术

一种表面非晶/结晶结构SnO

【技术实现步骤摘要】
一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法及其光催化应用
本专利技术涉及金属氧化物材料
，特别涉及一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法及其光催化应用。
技术介绍
NO是世界上一些国家空气污染物中的典型组分，去除NO对空气净化具有重要意义。物理/化学吸附、选择性催化还原、热催化还原等多种方法已被开发用于NO的去除。光催化去除低浓度NO是最有前途的方法之一，因为它可以直接利用太阳能而不需要引入额外的能源。近几十年来，人们对TiO2、Bi2O2CO3、Bi2WO6、C3N4、Bi2O3等各种半导体进行了光催化去除NO的研究，发现它们具有很好的催化活性。然而，这些半导体中有许多不能将NO完全氧化成硝酸盐(NO3-)，往往会得到二氧化氮(NO2)，NO2相比NO，具有更高的毒性。SnO2是一种n型半导体，其带隙为3.60eV，化学稳定性高，具有优异的电子和光学性能，广泛应用于气体传感器、光化学和光电探测器等领域。在光催化领域中，与商用材料TiO2相比，SnO2具有更强的价带，氧化能力更强，有望更彻底地氧化污染物。然而，由于SnO2固有的宽禁带特性(3.60eV)，使得其在光催化中对可见光的利用十分有限。目前改善光催化材料性能的主要通过掺杂或者构建异质结等方法来实现。本专利技术通过构建表面非晶/结晶特殊结构来提高SnO2材料光催化性能，主要途径是引入非晶结构从而增加氧空位，引入更多活性位点，同时构建同质结形成内建电场，为电荷传输提供驱动力，加速光生电荷的分离，进一步提高光催化性能。
技术实现思路
r>为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法及其光催化应用，以无水乙醇为溶剂，以SnCl2为锡源，使其在高温反应釜中反应，通过升温、保温、和降温三个阶段，生长出颗粒尺寸均匀的SnO2微米球，为光催化反应提供了较大的比表面积。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法，包括以下是步骤；步骤一：将SnCl2作为锡源分散在溶剂中，超声使其溶解；步骤二：将第一步所得溶液转入反应釜的聚四氟乙烯反应釜中，放入烘箱中反应，升温至反应所需温度进行保温；步骤三：反应结束后自然冷却至室温，收集所得产物进行离心清洗，烘干得到淡黄色粉体，得到尺寸均匀SnO2微米球形材料。所述的步骤一中的SnCl2质量为1.8g，溶剂为无水乙醇，体积为30-40mL，超声的时间为0.5～1h。所述的步骤二中的反应温度为180-220℃，反应时间为5-7小时。所述的步骤二中按照内衬体积填充量的70-80％。所述的步骤三中淡黄色粉体为SnO2。所述的步骤三离心清洗、烘干条件为用无水乙醇清洗离心后60℃干燥3小时所述的SnO2微米球形材料表面由结晶和非晶结构交替组成。所述的SnO2微米球形材料为直径2-3微米的均匀球形材料。所述的SnO2微米球形材料应用于光催化应用，用于在光催化材料去除NO，具体为将淡黄色粉体SnO2微米球形材料在水中超声分散，转入表面皿中，干燥后得SnO2进行光催化反应，将装有样品的表面皿放入石英反应室中进行光催化反应。所述的SnO2微米球形材料质量为30-50mg，水的体积为10-15mL，超声时间为15-20分钟，干燥温度为60-70℃，干燥时间为3-5小时。本专利技术的有益效果：所涉及的整个操作过程方便简单，对于反应生成的液体，离心后只需用乙醇清洗即可，不涉及任何酸洗过程，对环境无任何污染。本实验所采用的合成方法简便、高效、安全、无害，整个实验流程所用时间短，并且重复性高。本实验使用简单的一步溶剂热法，通过调整反应时间，合成了非晶/结晶结构的SnO2球形微米颗粒，这种特殊结构将为材料提供更多的表面氧缺陷以及活性位点，减小材料禁带宽度，提高可见光范围利用率，同时产生的表面电场将会降低光生载流子的复合率，以提高光催化效率。SnO2光催化去除NO的机理是在光照条件下，SnO2的价电子被激发从价带跃迁到导带，在价带中留下空穴。光电子和空穴与被吸附的O2和H2O发生反应，形成超氧自由基和羟基自由基，作为去除NO的活性物种。所述的SnO2微米球形材料表面由结晶和非晶结构交替组成，同时形成丰富的氧空位缺陷，对光催化去除NO效果有明显增强作用。本专利技术以无水乙醇为溶剂，以SnCl2为锡源，使其在高温反应釜中反应，通过升温、保温、和降温三个阶段，生长出颗粒尺寸均匀的SnO2微米球，其颗粒尺寸在2-3μm左右，为光催化反应提供了较大的比表面积。附图说明图1是实施例1与两种市售SnO2的XRD图谱。图2是实施例1与两种市售SnO2的SEM照片。图3是实施例1中SnO2的TEM照片。图4是实施例1中SnO2与两种市售SnO2光催化去除NO效率的对比图。图5是实施例1与两种市售SnO2的UV-vis图谱。图6是实施例1与两种市售SnO2的EPR图谱。图7是实施例1中SnO2的KPFM图谱。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1称取1.8gSnCl2溶于30mL无水乙醇中，超声30分钟使其完全溶解，将得到的无色透明溶液转入聚四氟乙烯反应釜中。放入烘箱升温至220℃，保温6小时后，自然冷却降温至室温。收集得到的反应物，用无水乙醇清洗离心后60℃干燥3小时得到淡黄色SnO2粉体。我们将合成的SnO2粉体和两种市售SnO2粉体分别命名为SnO2、SnO2-1和SnO2-2。图1是三种SnO2粉体的X射线衍图谱(XRD)，所有的衍射峰均和SnO2标准卡片(PDF#04-003-0649)完全吻合，没有任何杂峰出现，说明合成的和两种市售的SnO2粉体均为纯相。合成SnO2粉体的具有较宽的XRD衍射峰，说明合成的SnO2粉体结晶度低。图2的SEM照片显示合成的SnO2粉体为直径2-3μm的球形且表面呈现沟壑状的纳米凹坑和纳米凸起结构。图3的TEM照片显示合成的SnO2微米球形是由纳米小晶粒自组装生长而成，纳米晶粒的接触面形成纳米凹坑，且晶格条纹紊乱，而纳米晶粒的内部晶格条纹非常整齐，说明非晶的纳米凹坑和结晶凸起共同构成了非晶/结晶结构SnO2材料。图4是三种SnO2粉体的光催化去除NO效率图，可以看出合成的SnO2粉体对NO的降解效率是两种市售SnO2的4-5倍。图5是三种SnO2粉体的紫外图谱，相比两种市售SnO2粉体，合成的SnO2粉体在可见光区吸收强度明显增强，并且吸收边产生红移，说明其具有更强的光催化去除NO活性。图6是三种SnO2粉体的EPR图谱，顺磁中心在2.003处，相比两种市售SnO2粉体，合成的SnO2粉体说明在合成的二氧化表面存在大量的氧空位。图7是合成SnO2粉体的KPFM图谱(材料表面高度和表面电势图)，显示其表面同时存在的纳米凹坑和凸起结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面非晶/结晶结构SnO

【技术特征摘要】
1.一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法，其特征在于，包括以下是步骤；
步骤一：将SnCl2作为锡源分散在溶剂中，超声使其溶解；
步骤二：将第一步所得溶液转入反应釜的聚四氟乙烯反应釜中，放入烘箱中反应，升温至反应所需温度进行保温；
步骤三：反应结束后自然冷却至室温，收集所得产物进行离心清洗，烘干得到淡黄色粉体，得到尺寸均匀SnO2微米球形材料。


2.根据权利要求1所述的一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法，其特征在于，所述的步骤一中的SnCl2质量为1.8g，溶剂为无水乙醇，体积为30-40mL，超声的时间为0.5～1h。


3.根据权利要求1所述的一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法，其特征在于，所述的步骤二中的反应温度为180-220℃，反应时间为5-7小时。


4.根据权利要求1所述的一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法，其特征在于，所述的步骤二中按照内衬体积填充量的70-80％。


5.根据权利要求1所述的一种表面非晶/结晶结构SnO2材料的合成方法，其特征在于，所述的步骤三中淡黄...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荔，同若冰，杨艳玲，侯小江，冯雷，锁国权，叶晓慧，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61