[发明专利]一种SnS2纳米片、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备方法及环境化学交叉应用领域，具体涉及同时具备强吸附和强可见光催化降解有机染料性能的SnS₂纳米片、制备方法及其应用。

背景技术

随着人们对环境保护意识的增强，工业化所带来的污染物处理得到了极度重视，其中利用吸附和光催化降解工业污水的应用比较广泛。在吸附方面，目前工业上污水处理中应用最广、最多的是活性炭吸附剂，但活性炭自身的机械强度差、再生困难、重复利用率低等因素已不能满足现代化发展的需求。因此，需要开发更多实用性的吸附剂。随着纳米材料的深入研究，人们发现纳米材料具有很大的比表面积，特殊的表面效应，使得材料有着很高的表面活性和表面能，在制备高性能吸附剂方面具有巨大的潜力。在光催化降解方面，人们对二氧化钛已进行了很长时间的研究，但由于其能带隙较宽(锐钛矿：3.2eV；金红石：3.0eV)，只能吸收占太阳光很少部分的紫外光，限制了其实际应用。因此，基于应用和经济的目的，需要寻找能够有效利用太阳能的可见光催化剂。具有窄带隙的金属硫化物是较好的选择，在硫化物中CdS研究较多，但镉化合物具有致癌风险，限制了其实际应用。相比之下，SnS₂的低毒性和更高的可见光催化活性，更具实际应用潜力。

作为一种n型半导体材料，SnS₂具有层状六方CdI₂型的晶体结构，带隙约为2.35eV，具有较强的各向异性的光学性质，使其层状结构中存在有大量的不饱和电子，可以更有效地利用太阳光并促进光产生电子-空穴对的分离，展现出很强的光催化降解能力。

目前在污水处理方面，人们大都单独研究材料的吸附和光催化性能，而忽略了材料可能具有的多种性能的协同。若能开发出同时具备强吸附和强可见光降解的光催化剂，将具有更高的实用价值。制备具有特殊二维结构的SnS₂纳米片，同时具备强吸附和强可见光催化降解的优越性能，目前尚没有相关研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SnS₂纳米片及其制备方法，利用低温液相合成法，具有工艺简单、成本低廉的特点。

本发明还有一个目的，提供一种SnS₂纳米片作为强吸附和强可见光催化降解有机染料的应用。

本发明提供的一种SnS₂纳米片，为圆形片状，直径在220～280nm，厚度在10～20nm。

本发明提供的一种SnS₂纳米片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜试剂三水合二乙基二硫代氨基甲酸钠溶解在乙二醇与冰乙酸混合的溶液中，随后加入SnCl₄·5H₂O，持续搅拌10min，获得无色溶液；

(2)然后步骤(1)制备的溶液转移到50mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封，加热反应，反应结束后自然冷却至室温，黄色的沉淀物离心收集并用去离子水和无水乙醇各洗涤3-5次，置于60℃真空干燥箱中干燥12h。

步骤(1)中所述乙二醇与冰乙酸混合的溶液，体积比为2～10:1；

步骤(1)中所加三水合二乙基二硫代氨基甲酸钠在乙二醇与冰乙酸混合的溶液浓度为0.03～0.2mol/L；

步骤(1)中所加SnCl₄·5H₂O与三水合二乙基二硫代氨基甲酸钠的物质的量之比为1:1.7～3；

步骤(2)中所述加热反应，温度140～180℃，反应时间8～24h。

本发明还提供一种SnS₂纳米片同时具备强吸附和强可见光催化降解有机染料的应用。

本发明制备的SnS₂纳米片可见光催化降解有机染料，以亚甲基蓝为例。

吸附测试方法：将本发明制备的10mg SnS₂纳米片加入到150mL0.025mmol/L亚甲基蓝溶液中，置于黑暗处，超声1-2分钟后，用磁力搅拌器一直搅拌，使之保持均匀分散在溶液中。20min后达到吸附-解吸附平衡，取5ml试样，离心(10000rpm,2min)后，取上清液，使用紫外-可见分光光度计测定溶液的吸收光谱。通过662nm处的特征吸收峰来确定亚甲基蓝的浓度。