[發明專利]一種可見光響應的復合磁性二氧化錫光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 202210769241.7
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN114939416B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 徐龍君;劉秀竹;郝宇;劉成倫
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01J23/835
• 分類號: B01J23/835;B01J37/10;C02F1/30;C02F101/38;C02F101/36;C02F101/34
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一種可見光響應的復合磁性二氧化錫光催化劑的制備方法，其屬于無機催化材料領域。本發明先制備了SrFesubgt;12/subgt;Osubgt;19/subgt;，再通過簡單的水熱法得到了復合磁性二氧化錫光催化劑SnOsubgt;2/subgt;/SrFesubgt;12/subgt;Osubgt;19/subgt;。本發明方法制備工藝簡單，使用設備少且生產成本低。制備的SnOsubgt;2/subgt;/SrFesubgt;12/subgt;Osubgt;19/subgt;光催化活性高，在模擬太陽光照射下，制備的0.1g復合磁性二氧化錫光催化劑降解100mL濃度為5mg/L的羅丹明B溶液，120min降解率達到83.8％，高于相同條件下SnOsubgt;2/subgt;的降解率(67.4％)?；厥盏膹秃洗判怨獯呋瘎┰谙嗤到鈼l件下對羅丹明B溶液的降解率仍達78％，本發明制備出的產品可廣泛用于光催化降解有機污染物的領域中。

技術領域

本發明涉及一種可見光響應的復合磁性二氧化錫光催化劑SnO₂/SrFe₁₂O₁₉的制備方法，屬于無機催化材料技術領域。

背景技術

隨著人們對水體污染和能源危機的重視，利用清潔和豐富的太陽能受到了廣泛的關注。二氧化錫(SnO₂)是一種穩定的寬禁帶n型半導體材料，而且具有無毒、高化學穩定性、高物理穩定性、不易腐蝕、價格低廉等特點，已被證明是一種具有很好應用前景的光催化劑。SnO₂具有四方晶系的金紅石結構與正交晶系兩種結構。其中，正交晶系由于結構不穩定一般只在高溫狀態下存在。常見的四方晶系金紅石結構，也是實驗室一般制備的結構。但由于SnO₂自身寬帶隙的特點，只能對太陽光中4％的紫外光進行響應，無法實現對可見光的有效利用。另外，SnO₂在光催化過程中光生電子-空穴對復合較快，這些問題導致SnO₂在光催化領域的應用受到限制，所以其光催化活性仍有待提高。另外，現階段制備的SnO₂多為粉末狀，反應后懸浮于體系中，難以回收，這制約了SnO₂的光催化劑開發與利用。將光催化劑與磁性材料結合構筑磁性光催化劑，能為半導體光催化材料的循環回收和重復使用提供參考。硬磁性n型半導體材料鍶鐵氧體(SrFe₁₂O₁₉)具有飽和磁化強度高、磁導率高、穩定性好和損耗低等優點，是一種理想的SnO₂賦磁改性劑。

目前通過對SnO₂摻雜不同元素和復合不同化合物來提高其光催化活性的研究較多，其中SnO₂負載鐵氧體等半導體能提高在可見光區的光響應，提升光催化活性，同時磁性也使得光催化劑更易于回收利用。因此SnO₂與鐵氧體的復合開始受到了研究者的青睞。如“Materials?Letters”2017年第199卷第135-138頁“A?spray?pyrolysis?synthesis?ofMnFe₂O₄/SnO₂?yolk/shell?composites?for?magnetically?recyclable?photocatalyst”一文，公開的方法是：在先制備MnFe₂O₄的情況下，用乙二醇作為介質，通過超聲波噴霧器，利用噴霧熱解法制備了MnFe₂O₄/SnO₂復合光催化劑。該方法的主要缺點是：(1)采用乙二醇溶液分散體系、超聲噴霧(Ar氣體)、800℃熱解法，且使用了有機溶劑為介質，制備工藝復雜、設備要求高。(2)制備的MnFe₂O₄/SnO₂復合光催化劑平均粒徑為432nm，粒徑較大，不利于光催化降解過程中催化劑本身與有機污染物充分接觸和反應。(3)復合催化劑僅是紫外光照射下對甲基橙(MO)溶液有降解作用。