[发明专利]高效光催化还原Cr（VI）的空心球状C@SnO2@SnS2三元复合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效光催化还原Cr（VI）的空心球状C@SnO₂@SnS₂三元复合物的制备方法，采用先将SnO₂负载在碳球上通过不完全烧结的方法得到含有大量碳的空心状C@SnO₂，随后加入TAA，利用离子交换法在水热过程中制备具有不同硫化程度的空心结构的C@SnO₂@SnS₂三元复合物，碳、SnO₂和SnS₂三者之间的协同作用以及空心结构的形貌增强了三元复合物对可见光的吸收利用能力，促进了光生电荷的分离，该空心球状C@SnO₂@SnS₂三元复合物对Cr（VI）的吸附和可见光催化降解能力显著增强，在可见光下对Cr(VI)具有良好的去除效果。

技术领域

本发明属于光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种高效光催化还原Cr（VI）的空心球状C@SnO₂@SnS₂三元复合物的制备方法。

背景技术

Cr（VI）是电镀、颜料和铬酸盐工业废水中常见的污染物，它具有高毒性和高流动性，对环境、生态和人类健康都有很大的危害。寻找高效去除Cr（VI）的方法一直是人们处理含铬废水的关注点。半导体光催化作为一种新兴技术，在处理Cr（VI）方面具有一定的优势，该技术绿色环保、可利用太阳光且能耗低，不易产生二次污染且能将Cr（VI）转化为低毒性的Cr（III），是一种极具开发应用前景的技术。

SnO₂是一种常见的宽带隙n型半导体材料，在光催化领域，SnO₂由于具有安全无毒、稳定性好、结构和形貌易于调控、光催化性能优良等优点，被认为是具有开发前景的绿色环保催化剂之一。然而SnO₂纳米材料的宽带隙及光生电子空穴对的高复合率限制了其在实际中的应用。SnS₂是CdI₂型层状半导体，带隙为2.2-2.35 eV，对可见光有较强响应。SnS₂无毒、易于合成且化学性质稳定，是一种有效的可见光催化剂。SnO₂与窄带隙半导体SnS₂耦合形成异质结是拓宽SnO₂的光谱响应范围和增强光生电荷分离的有效方法。

光催化剂的形貌对光催化效果也有非常重要的影响。空心结构的形貌将有利于光催化剂对光的吸收，增加光在催化剂内部的反射路径，从而增强材料对光的吸收利用性能，达到提高材料光催化性能的目的。

葡萄糖合成的碳球作为碳材料具有合成方法简单、成本低廉、环境友好、性质稳定和导电性强等优点。碳球也是合成空心结构常用的模板材料，在合成空心结构材料的过程中若不完全烧结碳球，残存大量的碳在材料中，则残存的碳一方面可以作为光敏剂增加材料对可见光的吸收利用；另一方面由于碳球表面大量共轭π键组成的六环糖结构易与半导体材料紧密结合，不完全烧结后，仍残存大量与半导体紧密接触的碳，这些碳易于快速转移光生电子，减少半导体中光生电子与空穴的复合几率，从而能够进一步提高材料的光催化性能。

目前虽有关于SnO₂/SnS₂异质结光催化降解染料等的文献报道，但是未见有空心状C@SnO₂@SnS₂三元复合物光催化降解Cr（VI）的相关报道。

发明内容