[发明专利]一种聚3-己基噻吩/生物质碳/SnO2-x纳米复合光催化材料的制备方法在审

专利信息
申请号: 201811093629.X 申请日: 2018-09-19
公开(公告)号: CN109126882A 公开(公告)日: 2019-01-04
发明(设计)人: 杨柳青 申请(专利权)人: 平顶山学院
主分类号: B01J31/26 分类号: B01J31/26;B01J35/02;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
代理公司: 西安众和至成知识产权代理事务所(普通合伙) 61249 代理人: 张震国
地址: 467000 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 己基噻吩 生物质碳 聚3 -己基噻吩 复合光催化材料 导电性 制备 半导体异质结 纳米复合材料 化学键 光催化材料 光催化反应 光催化分解 光催化氧化 降解污染物 异质结结构 回收 催化氧化 粉体材料 光生电子 化学键合 还原特性 空穴复合 困难问题 新型环保 形式负载 复合材料 络合 塑型 还原 水产
【说明书】:

一种聚3‑己基噻吩/生物质碳/SnO2‑x纳米复合光催化材料的制备方法,本发明是SnO2‑x和生物质碳半导体异质结通过化学键络合的形式负载分散于聚3‑己基噻吩(P3HT)而得到的纳米复合材料;利用SnO2‑x的可见光光催化氧化还原特性、生物质碳的优异导电性、聚3‑己基噻吩(P3HT)的导电性以及三个组分之间具有化学键合的异质结结构,来充分抑制其光催化反应中的光生电子‑空穴复合,从而有利于提高其光催化氧化还原降解污染物和光催化分解水产氢的性能。同时,聚3‑己基噻吩(P3HT)易塑型的特点能有效避免粉体材料的回收困难问题,因而,本发明制得的聚3‑己基噻吩(P3HT)/生物质碳/SnO2‑x纳米复合材料是一种便于回收的新型环保光催化材料。

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,特别涉及一种聚3‐己基噻吩/生物质碳/SnO2‐x纳米复合光催化材料的制备方法。

背景技术

随着环境污染问题日趋严重,半导体光催化技术在污水处理领域的应用受到广泛重视,富缺陷氧化锡(SnO2-x)由于具有优异的可见光光催化响应能力而在光催化领域具有巨大潜力。然而单一成分的富缺陷氧化锡(SnO2-x)存在着光响应范围较窄、太阳能利用率低,以及量子效率低等不足,严重限制了其实际应用。生物质碳和聚3-己基噻吩(P3HT)材料是具有自个特殊显微结构的纳米轻质材料,在环境保护、催化剂载体等领域应用前景广阔。同时随着社会发展,废弃物增加的速度逐渐加快,将生物质废弃物变废为宝,制成生物质碳而实现重新利用,也能有效减轻环境负担。生物质碳和聚3-己基噻吩(P3HT)作为电的良导体,也能有效传导光生电子,从而提高光生载流子的寿命,有利于获得优异光催化性能。聚3-己基噻吩(P3HT)的易塑型特点也有利于实现该复合催化剂材料的回收再利用,能有效避免粉体材料难回收而对环境造成的不良影响。

SnO2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。在催化剂领域,SnO2被广泛用于降解橙黄G、布里尔蓝、茜素红S、亚甲基蓝、罗丹明B等有机染料[Wang,X.,Fan,H.,Ren,P.,et al.Homogeneous SnO2core-shell microspheres:Microwave-assistedhydrothermal synthesis,morphology control and photocatalytic properties[J].Materials Research Bulletin,2014,50:191-196.]。单价态SnO2较大的禁带宽度导致其只能吸收利用紫外光才能进行光催化反应,但是紫外光能量仅占太阳光能总能量的不足5%。为了提高SnO2材料的光吸收和光催化性能,最简便有效的策略就是构造混合价态或非化学计量比的锡氧化物来增加其内部缺陷的同时减小其禁带宽度[朱翰林,梁况.氧缺陷型SnO2纳米颗粒可见光催化性能的研究[J].化学通报,2016,79(4):327-331.]。并且缺陷型氧化锡SnO2-x中的氧空穴作为电子捕获中心有利于促进光生电子-空穴的分离,从而促进氧化锡的光催化反应[时乐宇,刘美玲,李欣桐,等.非化学计量氧化锡的制备及光催化性能研究[J].山东化工,2016,45(6):7-8.]。Sn自掺杂SnO2-x纳米晶中氧缺陷的存在能有效提高光生电子-空穴对的分离,从而获得了优异的染料光催化降解性能[Han,D.,Jiang,B.,Feng,J.,Yin,Y.,Wang,W.Photocatalytic Self-Doped SnO2-x Nanocrystals Drive Visible-Light-Responsive Color Switching[J].Angewandte Chemie International Edition,2017,56(27):7792-7796.]。富氧空位缺陷的结构特点使SnO2-x纳米颗粒显示出了比P25和ZnO都优异的光解水产氢性能(133.8μmol·h-1·g-1)[Li,M.,Hu,Y.,Xie,S.,Huang,Y.,Tong,Y.,Lu,X.Heterostructured ZnO/SnO2-x nanoparticles for efficientphotocatalytic hydrogen production[J].Chemical Communications,2014,50(33):4341-4343.]

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