[发明专利]一种Au/Ag/Cu共修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种形貌可控的Au/Ag/Cu三元金属共修饰Sn₃O₄纳米复合材料的制备方法，该纳米复合材料是将氯金酸、银盐、铜盐和锡源材料在特定溶剂、表面活性剂及还原剂中，通过冰盐浴结合溶剂热的湿化学原位合成法使其复合成分之间形成化学键络合而得到的Au/Ag/Cu共修饰Sn₃O₄纳米复合材料。本发明制得的复合材料利用Au/Ag/Cu三元金属纳米颗粒的等离子共振效应、Sn₃O₄材料的氧空位缺陷效应，以及Au/Ag/Cu金属纳米颗粒的优异电子传导，实现在光催化氧化还原降解污染物协同光催化分解水产氢过程中的快速电子‑空穴分离，从而提高其光催化效率。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合光催化材料的制备方法，特别涉及一种Au/Ag/Cu共修饰Sn₃O₄纳米复合光催化材料的制备方法。

背景技术

太阳能光解水制氢技术的发展对于缓解我国大气污染和能源短缺问题，以及加快实现绿色发展目标和进一步增强清洁能源制备技术领域的国际竞争力具有重要意义。在光解水制氢领域，金属负载型半导体光催化材料由于具有催化活性高、催化剂稳定性强等特点而被广泛研究。但目前金属负载型半导体光催化材料存在的光生载流子分离率仍不够高。

氧化锡是一种重要的n型宽带隙半导体，它具有优异的光电特性、气敏特性、化学稳定性和环境友好性，因而被广泛应用于药物传输、能量储存、磁存储介质材料、太阳能电池、电极材料、气敏传感材料、电催化材料和光催化材料等领域。然而单价态化学计量比氧化锡SnO₂较大的禁带宽度限制了其在可见光范围内的光催化能力，对其进行氧空位缺陷浓度的调节以获得非化学计量比的缺陷型氧化锡材料，有利于提高其可见光光催化性能。文献报道中，非化学计量比的氧化锡Sn₃O₄表现出了较小的禁带宽度以及较优异的可见光光催化性能。经水热法可以制备得到的层状Sn₃O₄纳米片具有可见光响应的禁带宽度(2.76eV)和优异的太阳光分解水制氢性能(3916μmol·h^-1/0.5g)[Balgude,S.D.,Sethi,Y.A.,Kale,B.B.,Munirathnam,N.R.,Amalnerkar,D.P.,Adhyapak,P.V.Nanostructured layeredSn₃O₄for hydrogen production and dye degradation under sunlight[J].RSCAdvances,2016,6(98):95663-95669.]。并且多级纳米结构的Sn₃O₄实现了30min内太阳光照射条件下甲基橙30％的降解[Song,H.,Son,S.Y.,Kim,S.K.,&Jung,G.Y.A facilesynthesis of hierarchical Sn₃O₄nanostructures in an acidic aqueous solutionand their strong visible-light-driven photocatalytic activity.Nano Research,2015,8(11),3553-3561.]。文献报道了关于Sn₃O₄的制备方法如下：溶剂热法[何运慧.Sn₃O₄基光催化材料的控制合成及性能研究[D].福州大学,2014.]、水热法[崔磊,杨丽娟,王帆,等.花状空心Sn₃O₄微球的制备及其光催化性能的研究[J].无机材料学报,2016,31(5):461-465.][Chen,X.,Huang,Y.,Zhang,K.,Feng,X.,&Wei,C.Novel hierarchical flowers-like Sn₃O₄firstly used as anode materials for lithium ion batteries.Journal ofAlloys and Compounds,2017,690,765-770.]、强酸条件下的水热法[Song H,Son S Y,KimS K,et al.A facile synthesis of hierarchical Sn₃O₄,nanostructures in an acidicaqueous solution and their strong visible-light-driven photocatalyticactivity[J].纳米研究(英文版),2015,8(11):3553-3561.]、高温碳热还原法[Suman P H,Longo E,Varela J A,et al.Controlled synthesis of layered Sn₃O₄nanobelts bycarbothermal reduction method and their gas sensor properties.[J].J NanosciNanotechnol,2014,14(9):6662-6668.]等等。但未经改性的Sn₃O₄由于单一材料实在难以达到光生载流子分离率的最大化，因而需要对其进行改性制备，以进一步提高其光催化性能。