[发明专利]一种聚3;4-乙撑二氧噻吩/金属修饰Sn3O4纳米复合光催化材料的制备方法

说明书

一种聚3,4‑乙撑二氧噻吩/金属修饰Sn₃O₄纳米复合光催化材料的制备方法，本发明是将金属修饰Sn₃O₄半导体异质结通过化学键络合的形式负载分散于聚3‑己基噻吩而得到的复合光催化剂材料。本发明利用Sn₃O₄的可见光光催化氧化还原特性、金属纳米粒子的等离子共振效应、聚3,4‑乙撑二氧噻吩的导电性以及三个组分之间具有化学键合的异质结结构，来充分提高其光催化反应中的光生电子‑空穴分离率，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，种聚3‑己基噻吩易塑型的特点能有效避免粉体材料的回收困难问题。

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，具体涉及一种聚3,4-乙撑二氧噻吩/金属修饰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。

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.NanostructuredlayeredSn₃O₄for hydrogenproduction anddyedegradation under sunlight[J].RSC Advances,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.Afacile synthesis ofhierarchical Sn₃O₄nanostructures in an acidic aqueous solution and theirstrong 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-likeSn₃O₄firstly 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,VarelaJ 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。