[发明专利]一种铌掺杂改性二氧化锡量子点可见光催化材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种铌掺杂改性二氧化锡量子点可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将二水合氯化亚锡和硫脲混合溶解于去离子水中，在24‑27℃下搅拌12‑36h，得到二氧化锡量子点溶液；S2、取铌酸铵草酸盐水合物溶解于去离子水中，配置成铌浓度为0.2‑0.5mol/L的铌溶液；S3、将所得二氧化锡量子点溶液和铌溶液混合，在160‑180℃下进行水热法处理5‑7小时，得到铌掺杂二氧化锡量子点。本发明通过在二氧化锡量子点中掺杂铌，提高了光催化性能，在太阳光的作用下即可进行光催化，制备过程简单且成本低。

技术领域

本发明属于量子点制备领域，具体涉及一种铌掺杂改性二氧化锡量子点可见光催化材料的制备方法。

背景技术

半导体光催化剂能利用半导体材料吸收外界辐射光能激发产生导带电子和价带空穴，进而与吸附在催化剂表面上的物质发生一系列化学反应。目前传统半导体光催化剂(如TiO₂，ZnO等)存在光量子效率低、易失活和太阳能利用率不高等缺点，使得半导体光催化技术很难投入于实际应用中。因此，新型高效半导体光催化剂的研发成为当今光催化领域的研究热点。

二氧化锡(SnO₂)作为一种光催化材料，具有稳定性好、成本低、制备简单等特点，并且对环境无毒无害，但SnO₂的禁带宽度较宽，导致其对太阳光中的主要部分—可见光的吸收效率很低。目前，常采用掺杂、构建异质结等方法来缩小光催化材料的禁带宽度，以提高对可见光的利用率。然而现有的向光催化剂中掺杂银等金属的成本较高，难以实现大规模的应用。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种铌掺杂改性二氧化锡量子点可见光催化材料的制备方法，来解决现有二氧化锡光催化材料的制备成本较高、可见光利用效率较低等问题。本发明采用的技术手段如下：

一种铌掺杂改性二氧化锡量子点可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将二水合氯化亚锡(SnCl₂·2H₂O)和硫脲(CH₄N₂S)混合溶解于去离子水中，在24-27℃下搅拌12-36h，得到二氧化锡量子点溶液；

S2、取铌酸铵草酸盐水合物(C₂H₂O₄·x(NH₃)·x(Nb))溶解于去离子水中，配置成铌浓度为0.2-0.5mol/L的铌溶液；

S3、将所得二氧化锡量子点溶液和铌溶液混合，在160-180℃下进行水热法处理5-7小时，得到铌掺杂二氧化锡量子点。

优选地，步骤S1中，二水合氯化亚锡和硫脲的质量比为(25-32)：1。

优选地，步骤S1中，二氧化锡量子点溶液的浓度为0.17-0.22mol/L

优选地，步骤S1中，二氧化锡量子点溶液的浓度为0.2mol/L。

优选地，步骤S3中，铌掺杂二氧化锡量子点的粒径为3nm-8nm。

优选地，步骤S3中，二氧化锡量子点溶液与铌溶液的体积比为(23-24)：1。

相较于SnO₂光催化材料，SnO₂量子点在其晶粒内部和表面都存在固有缺陷，表面上的缺陷可以作为吸附位点，用于吸附待催化材料。在光催化过程中，吸附在量子点表面的水分子与电子和空穴相互作用后产生高活性的羟基自由基，有效提高催化效率。并且SnO₂量子点是一种无害环保材料，有无毒、化学稳定性好等优点。

与现有技术比较，本发明所述的一种铌掺杂改性二氧化锡量子点可见光催化材料的制备方法的有益效果为：