一种基于TiO2纳米管的Sn3O4-Ag-Ag2O光电材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于TiO2纳米管的Sn3O4‑

【技术实现步骤摘要】
一种基于TiO2纳米管的Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O光电材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电材料
，具体地，涉及一种基于TiO2纳米管的Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O光电材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]快速发展的印染行业造成了世界性的环境问题，每年数万吨的废水排放对水环境、生态环境和人类健康造成了严重威胁。然而，传统的处理方式如吸附、沉淀、反渗透等无法破坏偶氮染料的高稳定性和毒性，因此迫切需要新的、有效的染色废水处理技术。光催化技术由于具有毒性低、成本低、条件温和、效率高、应用范围广等优点，已成为具有吸引力的高效分解有机染料的方法。近年来，光催化和光电催化技术得到了广泛的研究，特别是TiO2纳米管阵列(TiO
2 NTs)对染料光降解表现出令人满意的结果。Erusappan教授报道了TiO2对合成染料降解的高光催化效率(近100％)，Macak小组也研究了TiO
2 NTs的高光催化活性和稳定性。为了进一步扩大可见光吸收和提高太阳能反应，在TiO
2 NTs上合成了窄带隙的半导体，以同时实现有效的可见光吸收和光电子转移。Sn3O4是一种重要的半导体，其带隙为～2.8eV，其光催化能力被许多科学家广泛证实。Sn3O4/TiO
2 NTs异质结的光催化活性由于光生电荷载体的氧化还原性减弱而受到部分限制，因此传统Sn3O4/TiO
2 NTs光催化剂的光催化性能较低，因此很少被研究。然而，最近报道的Z型异质结可以通过具有弱氧化还原能力的电荷载流子的重组来保持光电子和空穴的原始氧化还原活性。Z型异质结的构建和形成需要具有类似功函数的电子/空穴的重组。BiVO4@Sn3O4，NaNbO3‑
Au
‑
Sn3O4，C3N4‑
Sn3O4具有Z型异质结的光催化剂证实了其出色的光催化活性，并揭示了Z型异质结在光催化性能和电荷载体转移中的决定性作用。有趣的是，Ag2O光催化剂在降解有机染料方面也表现出很高的光催化性能，其能带位置适合与Sn3O4形成Z型异质结。然而，关于基于Ag2O的Z型异质结的研究还很少，因此本专利技术在TiO2NTs上合成Ag2O/Sn3O4Z型异质结，以提高对染色废水的光催化应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于TiO2纳米管的Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O光电材料及其制备方法，采用水热Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O纳米粒子在TiO2纳米管阵列上的方法构建间接Z型异质结，以提高对染色废水的光催化应用。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种基于TiO2纳米管的Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O光电材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]第一步、将SnCl2、柠檬酸钠、尿素和AgNO3溶于去离子水，并不断搅拌25分钟，使其成为透明的溶液；
[0007]第二步、将溶液倒入有聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜中，将TiO2纳米管阵列(TiO
2 NTs)垂直放置在溶液中，水热处理，结束后高压釜在室温下冷却，并对产品进行超声清洗，得到所述光电材料。
[0008]进一步地，所述SnCl2、柠檬酸钠、尿素、去离子水和的用量之比为2mmol:2mmol:2mmol:0.8mmol:30mL。
[0009]进一步地，水热加热的参数具体为：温度160℃，加热时间14小时。
[0010]进一步地，所述TiO2纳米管阵列(TiO
2 NTs)是通过在NH4F电解液中60V下对Ti箔进行阳极氧化而合成的。
[0011]本专利技术的有益效果：
[0012]本专利技术采用水热法制备了由Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O和TiO
2 NTs组成的Z型异质结光催化剂，Ag
+
的浓度对光催化剂的形貌、光学和光电催化性能产生了重要影响。Z型异质结的构建促进了光电子转移和光电催化活性的提高，而
·
O2‑
和
·
OH自由基的形成进一步证明了该机制。对MO、RhB、MB和Cr(VI)的去除率分别达到90.89％、81.42％、83.84％和66.67％，可见光驱动的光催化H2，生成率高达55.79μmol
·
cm
‑2·
h
‑1。高的光催化能力和稳定性可以使所制备的光催化剂在工业废水处理和H2的生成中备受期待。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0014]图1为实施例1
‑
4制备的材料的XRD图谱；
[0015]图2为实施例1
‑
4制备的材料的扫描图像；
[0016]图3为实施例3制备的材料的TEM和HRTEM图像(a)和元素图谱(b)；
[0017]图4为实施例3制备的材料的XPS光谱：(a)总光谱，(b)Ti 2p，(c)O 1s，(d)Sn 3d和(e)Ag 3d；
[0018]图5为实施例1
‑
4制备的材料的DRS、能带间隙(a)和PL光谱(b)；
[0019]图6为实施例1
‑
4制备的材料的可见光驱动的瞬时光电流(a)，光电压(b)，线性扫描曲线(c)和EIS(d)；
[0020]图7为实施例1
‑
4制备的材料的光催化H2产生(a)和速率(b)；
[0021]图8为实施例3制备的材料对MO(a)、RhB(b)和MB(c)的降解的光催化性能；
[0022]图9为实施例3制备的材料加入猝灭剂后的光催化性能(a)和使用DMPO作为清除剂的自由基的ESR信号(b)；
[0023]图10为实施例3制备的材料的循环MB光降解4次(a)，光催化Cr(VI)去除(b)和有/无电压的光催化性能比较(c)；
[0024]图11为光催化染料降解和水分离的示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1
[0027]光电材料(Ag
‑
0)按照如下步骤制备：
[0028]第一步、将2mmol的SnCl2、2mmol柠檬酸钠、2mmol尿素溶于30mL去离子水，并不断
搅拌25分钟，使其成为透明的溶液；
[0029]第二步、将溶液倒入有聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜中，将TiO2纳米管阵列(TiO
2 NTs)垂直放置在溶液中，160℃水热处理14小时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TiO2纳米管的Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O光电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、将SnCl2、柠檬酸钠、尿素和AgNO3溶于去离子水，并不断搅拌25分钟，使其成为透明的溶液；第二步、将溶液倒入有聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜中，将TiO2纳米管阵列垂直放置在溶液中，水热处理，结束后高压釜在室温下冷却，并对产品进行超声清洗，得到所述光电材料。2.根据权利要求1所述的一种基于TiO2纳米管的Sn3O4‑
Ag
‑
Ag2O光电材料的制备方法，其特征在于，所述SnCl2、柠檬酸钠、尿素、去离子水和的用量之比为2mmol:2mmol:2mmol:0.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王可胜，王青尧，郭万东，郭天宇，
申请(专利权)人：马鞍山中南光电新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：