[發明專利]一種以石墨烯為基底構建硫化錫/氧化錫異質結材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110365721.2
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113070075A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李文江;趙志巍;閆秀珍;曲承玲
• 申請（專利權）人: 浙江加州國際納米技術研究院臺州分院
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 天津清漩知識產權代理事務所(普通合伙) 12243
• 代理人: 高璇

本發明涉及一種以石墨烯為基底構建硫化錫/氧化錫異質結材料的制備方法，該材料制備步驟為：(1)以五水四氯化錫為錫源，硫脲為硫源，石墨烯采用已制備好的石墨烯；(2)將上述材料混合，采用適當的溫度、攪拌時間和石墨烯摻入量等條件，經過洗滌和干燥后得到附著在石墨烯上的硫化錫/氧化錫異質結結構。該方法工藝簡單，條件溫和，且制得的復合材料穩定，性能優良，具有十分廣闊的前景。

技術領域

本發明屬于光電化學材料領域，尤其是一種以石墨烯為基底構建硫化錫/氧化錫異質結材料的制備方法。

背景技術

能源危機與環境污染是當今世界面臨的兩大難題，開發環境友好、成本低廉、來源豐富、可再生的綠色能源已經成為人類社會發展的一個巨大挑戰。許多金屬硫化物表現出優異的光電、熱電、電磁等性能，在化學中具有優異的催化性能，如MoS₂、Cu₂S、CdS等，他們在可見光區或近紫外區有較好的光吸收，加上合適的帶隙位置，使得這些金屬硫化物具有優良高效的光響應活性，在光催化、發光、傳感器、太陽能電池、光電導原件等諸多方面均有著巨大的應用價值。目前，光催化降解有機物雖然取得了較大的進展，但報道的光催化劑依然存在以下難題：(1)光催化劑具有較寬的帶隙，使得光催化劑對可見光的響應較弱，不能很好地進行光催化降解；(2)光催化劑的光生載流子分離效率低，使得光催化劑反應活性低。

相比于其他硫化物的制備方法，本發明中無有機物和揮發物的使用，且反應溫度簡單易操作。申請號為201310513870.4的中國專利記載了以二乙氨基二硫代甲酸為反應物，在300-500℃高溫熱分解后得到納米金屬硫化物材料，該材料具有良好的電化學儲氫性能與電化學儲氫循環性能。請號為CN201010202005.4的中國專利記載了定量的金屬無機鹽粉末和過量硫醇置入一容器中，加熱該容器至100℃-300℃，形成金屬硫化物納米晶，加入一極性溶劑,攪拌均勻后,離心分離得到金屬硫化物納米晶。

近年來，以SnS2層狀硫化物為主要硫化物的研究引起了廣泛關注。在粉末光催化降解方面，本身電子空穴的快速復合是影響催化性能的根本原因，解決方法之一就是可通過構建異質結來抑制光生電子空穴對的復合。此外以具有大的比表面積的石墨烯作為異質結生長基底，可加快電子的傳輸和轉移，進一步提高其光催化性能。文獻Acta Cryst.(2019).C75中采用兩步水熱法制備得到SnS₂/SnO₂/RGO：先制備出SnS₂/SnO₂異質結，后與在高溫氮氣條件下還原后的氧化石墨烯進行復合，該材料在降解羅丹明B方面具有優異性能。本發明不同和優異之處在于：采用簡單快捷的水熱法即可一步制備得到硫化錫/氧化錫/還原氧化石墨烯，該制備方法中無有機物的使用，在適宜的水熱反應條件下，對甲基橙的降解效率可達94.8％。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種通過一步水熱法即可得到的具有優異光催化性能的以石墨烯為基底構建硫化錫/氧化錫異質結材料及其制備方法，該制備方法原料簡單易得、反應條件溫和、無有機溶劑、工藝步驟少，可調控復合材料的形貌控制。

本發明采用的技術方案是：

一種以石墨烯為基底構建硫化錫/氧化錫異質結的材料，其制備方法步驟為：

(1)將含錫元素的金屬鹽和硫源按溶解于去離子水中，混勻后可得到第一渾濁溶液。

(2)將已有的石墨烯稱取一定量加入去離子水中，在燒杯中充分分散，得到第二渾濁溶液。

(3)將步驟(1)的溶液加入步驟(2)的渾濁溶液中，攪拌均勻后將溶液倒入高溫反應釜中，控制反應溫度和時間，待水熱反應完成后，冷區至室溫即可洗滌，干燥，得到以石墨烯為基底構建硫化錫/氧化錫異質結的材料。

而且，所述步驟(1)、(2)、(3)的混合采用超聲和磁子攪拌的方式。