[发明专利]一种可见光响应的高活性SnO2纳米晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于可见光催化剂及太阳能电池等能源环保领域，具体涉及一种可见光响应的高活性SnO₂纳米晶体的制备方法。

背景技术

SnO₂是重要的宽禁带半导体材料之一，在太阳能转换、光催化、透明导电膜、气敏传感器等能源环保领域都有广泛的应用。然而由于其禁带宽度为3.65ev，仅在紫外光范围有响应，而紫外光能量只占太阳光总能量的4%左右，这样占总能量达43%的可见光并不能被其充分利用；另外由于光激发时所产生的电子与空穴非常容易复合，使得其光量子效率很低。基于以上两个主要缺点，人们不断对SnO₂进行改性和开发新型可见光响应的纳米材料。

基于开发可见光响应的高效率光催化材料的考虑，近些年来世界范围各个研究小组对SnO₂纳米材料进行改性并不断开发新的光催化材料，其研究进展主要集中在以下几个方面：1、SnO₂晶体形貌生长控制：通过控制合成出具有高活性面的晶体以提高其性能；2、SnO₂晶体掺杂调节能带：通过各种离子的掺杂以减小其带宽；3、表面活性剂对SnO₂晶体表面改性和染料敏化；4、贵金属修饰SnO₂晶体；5、利用石墨烯或者其他半导体和SnO₂晶体进行异质结合。以上研究对于拓展SnO₂的光响应从紫外区到可见光区起到了积极的作用，但是其材料制备技术比较复杂，比如制备过程中由于要使用大量的表面活性剂或者贵金属，因而成本较高，而且染料敏化剂等材料在服役过程中的效率、活性、光腐蚀及稳定性等存在问题，关键是目前这些技术仍然没有解决SnO₂光响应在可见区较弱的缺点，还达不到黑色TiO₂的可见光响应的能力。因此寻找一个低廉、稳定、效果较好的SnO₂纳米晶体的制备方法成为当前一个重要的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术对可见光响应较弱的缺点，提供一种工艺简单、节能环保、可见光响应强的高活性SnO₂纳米晶体的制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种可见光响应的高活性SnO₂纳米晶体的制备方法，其特征在于：将锡的四价盐和锡的二价盐溶于去离子水中混合均匀，使二者的摩尔浓度比例为1:0.01～0.01:1；再采用盐酸和氨水调节混合液的pH值，使其处于0～14的范围；最后在温度为100～300℃的条件下进行水热反应1～120小时，产物经过滤干燥，即可得到SnO₂纳米晶体。

所述锡的四价盐为：Na₂SnO₃·4H₂O或SnCl₄·5H₂O；锡的二价盐为：SnCl₂·2H₂O或SnSO₄。

上述SnO₂纳米晶体为四方相型，其颗粒尺寸为3～5纳米。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明采用水热法合成SnO₂纳米晶体，合成方法简单，不使用任何表面活性剂，与其它方法相比具有环境友好、低温、不需煅烧可在溶液中直接得到产物等优点；

（2）本发明所得SnO₂纳米晶体，颗粒较小，尺寸均匀，活性较高，具有较强的可见光响应及光响应可调性。

附图说明

图1为本发明实验例1~6所制备的SnO₂纳米晶体的XRD图；

图2为本发明实施例1所制备的SnO₂纳米晶体的透射电镜照片。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明详细说明如下：

实施例1