[發明專利]一種中空立方體型錫酸鋅光催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201910008370.2
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109675547A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 董淑英;崔齡芳;劉燦豫;夏隆基;張方圓;李奎影;孫劍輝
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發明公開了一種中空立方體型錫酸鋅光催化劑的制備方法及其應用，采用共沉淀法合成具有中空立方體結構的錫酸鋅光催化劑，最終獲得高活性的可見光催化劑，該光催化劑具有在模擬太陽光照射下高效降解有機污染物的特性，對于拓展納米光催化技術降解廢水污染物的工業化應用范圍、節省廢水處理能耗，具有重大的現實意義。

技術領域

本發明屬于光催化材料的合成技術領域，具體涉及一種中空立方體型錫酸鋅光催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

近年來，光催化技術以其高效節能、無二次污染、適用范圍廣等優點在難生物降解有機廢水處理中表現出良好的應用前景。它能夠在溫和條件下有效地將大分子轉化為小分子，因此可用于凈化工業廢水，將水分解為氫氣和氧氣以獲得清潔的可再生能源。TiO₂是研究最多的光催化劑，但是它的量子產率低，太陽能利用率低，這極大地限制了其應用范圍。因此，開發出具有環保性和高效可見光催化活性的新型光催化劑已成為光催化研究的熱點。

n-型半導體ZnSnO₃由于其高電子遷移率和高導電性，在光催化、光電器件和電池功能涂層等方面具有潛在的應用。大量研究表明，不同的合成方法不僅影響ZnSnO₃的顆粒大小、形狀及其晶型等形態結構特征，還會影響其光學性質及其催化活性。ZnSnO₃有多種合成方法，例如：熱蒸發、共沉淀法和水熱合成等。其中，共沉淀法具有合成簡單、能耗低等優點，具有極大的工業化應用前景。中空結構往往比相同粒徑的顆粒具有更大的比表面積和滲透性能，因而具有更好的吸附性能和光催化活性。采用共沉淀法合成具有中空立方體結構的ZnSnO₃有望獲得高活性的可見光催化劑，對于拓展納米光催化技術降解廢水污染物的工業化應用范圍、節省廢水處理能耗，具有重大的現實意義。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種工藝簡單且成本低廉的中空立方體型錫酸鋅光催化劑的制備方法，該方法制得的光催化劑具有在模擬太陽光照射下高效降解有機污染物的特性。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種中空立方體型錫酸鋅光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為：將1.363g ZnCl₂溶于100mL水中，在磁力攪拌器上攪拌混合均勻后加入2.941g檸檬酸鈉，繼續攪拌30min得到溶液A；再稱取3.506g SnCl₄·5H₂O溶于50mL乙醇溶液，在磁力攪拌器上攪拌溶解完全后得到溶液B，將溶液B與溶液A混合后在攪拌條件下反應30min，然后逐滴滴加25mL摩爾濃度為0.41-1.67mol/L的NaOH溶液，溶液逐漸渾濁，反應15min后將沉淀物離心、水洗后置于干燥箱中烘干，再置于研缽中研磨得到前驅體物質，將前驅體物質置于管式爐中于300℃煅燒3h得到中空立方體型錫酸鋅光催化劑。

本發明所述的中空立方體型錫酸鋅光催化劑在太陽光照射下高效降解有機污染物中的應用，其特征在于具體過程為：將1.363g ZnCl₂溶于100mL水中，在磁力攪拌器上攪拌混合均勻后加入2.941g檸檬酸鈉，繼續攪拌30min得到溶液A；再稱取3.506g SnCl₄·5H₂O溶于50mL乙醇溶液，在磁力攪拌器上攪拌溶解完全后得到溶液B，將溶液B與溶液A混合后在攪拌條件下反應30min，然后逐滴滴加25mL摩爾濃度為0.41mol/L的NaOH溶液，溶液逐漸渾濁，反應15min后將沉淀物離心、水洗后置于干燥箱中烘干，再置于研缽中研磨得到前驅體物質，將前驅體物質置于管式爐中于300℃煅燒3h得到中空立方體型錫酸鋅光催化劑，該錫酸鋅光催化劑經過模擬太陽光照射120min，對10mg/L的亞甲基藍廢水的去除率為98%。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：本發明采用簡單的化學沉淀法制備出具有中空立方體型錫酸鋅光催化劑，制得的光催化劑具有在模擬太陽光照射下高效降解有機污染物的特性。

附圖說明