CN102303901A - 一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法、产品及其应用 - Google Patents
一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法、产品及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102303901A CN102303901A CN201110134756A CN201110134756A CN102303901A CN 102303901 A CN102303901 A CN 102303901A CN 201110134756 A CN201110134756 A CN 201110134756A CN 201110134756 A CN201110134756 A CN 201110134756A CN 102303901 A CN102303901 A CN 102303901A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sno
- octahedra
- hierarchy
- inserted sheet
- receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 23
- 229910003107 Zn2SnO4 Inorganic materials 0.000 title abstract 5
- -1 tintetrachloride compound Chemical class 0.000 claims abstract description 27
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229960004799 tryptophan Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 78
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 9
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims description 8
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 claims description 6
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 claims description 6
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 5
- YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N zafuleptine Chemical compound OC(=O)CCCCCC(C(C)C)NCC1=CC=C(F)C=C1 YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 description 43
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 2
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-N hydroperoxyl Chemical compound O[O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 238000002186 photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 150000003606 tin compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，包括以下步骤：首先，在L-色氨酸存在的条件下，四氯化锡化合物、醋酸锌化合物和碱金属氢氧化物在水中进行反应，并分散均匀；然后，在高压釜中反应，控制反应温度为170～200℃；最后，将反应产物分离、干燥，得到微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4。其中，四氯化锡化合物∶醋酸锌化合物∶碱金属氢氧化物的摩尔比为1∶(2～3)∶(8～12)，L-色氨酸∶四氯化锡化合物的摩尔比为5～10∶3。本发明还涉及由该方法制得的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4及其在染料敏化太阳能电池电极中和在光催化还原CO2中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种Zn2SnO4微/纳分级结构插片八面体的制备方法、产品及其应用。
背景技术
随着能源危机与环境污染问题越来越严重，社会各界对能源消耗的可持续性发展日益重视，引起了各国政府对清洁的、可再生能源的关注和青睐，新型能源成为国际学术界和各国研究、开发的重点。太阳能作为一种可再生能源，具有其它能源不可比拟的优点，取之不尽、用之不竭、安全、无污染、不受地理条件的限制等，使其成为新能源发展的主要方向之一。
近年来，人们发展了一种新颖的太阳能电池——染料敏化太阳能电池(DSSC)。它的制备工艺简单、原材料来源丰富、成本低廉，具有更高的市场前景及推广普及价值，被誉为第三代太阳能电池。因此，染料敏化太阳能电池也被认为是有可能成为未来太阳能电池的主导。染料敏化太阳能电池属于光电化学电池，其结构主要可以分为3部分：负极(工作电极)、电解质和对电极。在导电基底上制备一层纳米晶氧化物半导体膜，然后再将染料分子吸附在半导体膜中，这样就构成负极(cathode)，即工作电极。正极(anode)一般是沉积铂的导电玻璃。电解质介于正极和负极之间，且包含氧化还原电对，最常用的氧化还原电对是I3-/I-。将工作电极和对电极组装成电池注入电解质后，从电极引出导线接到负载上产生电压和电流。但目前负极材料大部分研究主要集中在如TiO2、ZnO、SnO2等二元氧化物纳米材料上，对于三元氧化物纳米材料研究较少。研究表明，三元氧化物在光电转化应用领域具有比二元氧化物更优异的性能。另外，与二元氧化物相比，三元氧化物还具有容易利用组分的变化达到有效调节其性能的优点。Zn2SnO4(ZTO)作为一种重要的三元氧化物、半导体功能材料具有高电子迁移率，高导电率，优良的吸附性能而有着重要的用途。在电极材料、光电装置等方面有着广阔的应用前景。
目前，制备Zn2SnO4方法可分为两种：(1)两步法。中国专利200510017855.6先以锡化合物为原料，制得羟基锡酸锌后，所得羟基锡酸锌经高温灼烧后可得到纳米锡酸锌。(2)一步法。主要有气相法。气相法是Zn和SnO在高温下(800-1200℃)烧结。这些合成法虽然都能得到Zn2SnO4，但缺点十分明显，两步法中第二步为以第一步合成的产物作为反应物，操作较复杂，高温灼烧，消耗较多能源。而气相法，气烧结温度较高，使成本大幅提高。另外，由于粒子的结构、尺度和形貌对其光学和电学性质有着重要的影响，而这两种方法合成的粒子的形貌大多为圆球形，不利于提高DSSC的转化率。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法、产品，该方法以水为溶剂，反应温度低，节能环保。本发明的另一目的是提供微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4在燃料敏化太阳能电池电极中以及在光催化还原CO2中的应用。
一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先，在L-色氨酸存在的条件下，四氯化锡化合物、醋酸锌化合物和碱金属氢氧化物在水中进行反应，并分散均匀；
(2)然后，在高压釜中反应，控制反应温度为170～200℃；
(3)最后，将反应产物分离、干燥，得到微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4；
其中，四氯化锡化合物∶醋酸锌化合物∶碱金属氢氧化物的摩尔比为1∶(2～3)∶(8～12)，L-色氨酸∶四氯化锡化合物的摩尔比为5～10∶3。
步骤(1)中四氯化锡化合物的浓度为0.02mol/L。
步骤(2)中反应时间优选为10～24h，反应时间小于10h，八面体上六边形插片Zn2SnO4稀疏，而当反应时间大于24h时，继续延长反应时间对插片的密集程度无明显影响。
步骤(3)为反应处理工艺，其手段与一般不溶物的分离手段相同，干燥温度及时间也无特殊要求，但是较为优选的方案是：将反应产物离心分离、洗涤，然后干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为8～24h。
作为一种优选方式，四氯化锡化合物∶醋酸锌化合物∶碱金属氢氧化物的摩尔比为1∶2∶12，L-色氨酸∶四氯化锡的摩尔比为10/3，步骤(2)中反应温度为200℃，反应时间为24h。
四氯化锡化合物和醋酸锌化合物可选含有结晶水的化合物，也可选不含结晶水的化合物。但是，所述四氯化锡化合物优选为五水四氯化锡，所述醋酸锌化合物优选为二水醋酸锌。
碱金属氢氧化物优选为氢氧化钠或氢氧化钾。
本发明制备方法的反应机理是：
Sn4++6OH-＝Sn(OH)6 2-
Zn2++Sn(OH)6 2-＝Zn[Sn(OH)6]
Zn2++4OH-＝Zn(OH)4 2-
Zn[Sn(OH)6]+Zn(OH)4 2-＝Zn2SnO4+4H2O+2OH-
本发明还提出了由所述制备方法得到的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4，该微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4呈八面体形，八面体的边长为1.5～2.5μm，八面体上插有纳米级六边形Zn2SnO4。
所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4在染料敏化太阳能电池电极中的应用、在光催化还原CO2中的应用。
本发明的有益效果是：本发明制备方法只用到了廉价、无毒害的水作为溶剂，溶剂环保、易回收，制备过程中未采用高温烧结工艺，低能环保；该制备方法为一步法，操作简单易行，易于实现工业化生产；由本发明制备方法得到的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4，是将纳米级六边形Zn2SnO4插在微米级的八面体的各面及边楞上，该形貌更利于电子的传输，提高了DSSC的光电转换效率，并且在担载Pt、RuO2或者RuO2与Pt混合物后具有一定的光催化还原CO2活性，在光电转化、光催化等领域具有大的应用潜力。
附图说明
图1是实施例1产品的XRD图。
图2是实施例1产品的XPS图。
图3是实施例1产品的SEM图，其中，图3(A)～(E)是不同放大倍数下的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4，图3(F)是六边形Zn2SnO4的SEM图。
图4是实施例1产品的TEM图，其中，图4(B)为图4(A)中六边形Zn2SnO4的TEM放大图，图4(C)和(D)为单片六边形Zn2SnO4的高分辨TEM图。
图5是本发明中产品的XRD图。
图6是实施例2产品的SEM图。
图7是实施例3产品的SEM图。
图8是实施例4产品的SEM图。
图9是实施例5产品的SEM图。
图10是实施例6产品的SEM图。
图11是实施例1产品作为DSSC光电极时I-V关系曲线图。
图12是Zn2SnO4担载1wt％Pt光催化还原CO2时，CH4量与时间关系曲线图。其中，图12(a)采用烧结Zn2SnO4，图12(b)采用微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4。
图13是微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4分别担载1wt％RuO2、1wt％RuO2和1wt％Pt混合物光催化还原CO2时，CH4量与时间关系曲线图。其中，图13(a)担栽光1wt％RuO2，图13(b)担载1wt％RuO2和1wt％Pt混合物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
(1)将0.6mmol五水四氯化锡、1.2mmol二水醋酸锌和7.2mmol氢氧化钠加入已溶解有2mmol L-色氨酸的30ml水溶液中，磁力搅拌0.5～1h，制得白色悬浊液；
(2)将白色悬浊液倒入50ml装有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，升温至200℃，反应24h，反应完后随炉冷却；
(3)将反应产物离心分离，得到固体粉末，接着用蒸馏水洗涤，然后采用烘箱干燥，干燥温度为60℃，时间为24h，得到微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4。
分别采用X射线光衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产品进行分析。
图1是实施例1产品的XRD图，图2是实施例1产品的XPS图，其中，图2(A)为全谱图，图2(B)是Zn的XPS图，图2(C)为Sn的XPS，图2(D)为O的XPS分峰图，其中，β分峰为样品表面吸附水中的羟基氧，结合图1和图2可以确定实施例1产品成分为Zn2SnO4。
图3为实施例1产品不同放大倍数下的SEM图。从图中可知，实施例1产品为八面体结构，八面体的边长为2～2.5μm，大小均匀，其表面垂直插有六边形Zn2SnO4，六边形Zn2SnO4的边长为100～300nm，厚度为50～80nm。因此，实施例1产品为微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4。
图4为实施例1产品的TEM图。从图4(A)和(B)可进一步证明实施例1产品的八面体结构，图4(B)中晶格间距为0.3nm；从图4(C)和(D)可以看出，实施例1产品结晶良好。
实施例2
原料及操作与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤(2)的反应时间为10h，步骤(3)中的干燥时间为6h。
实施例2产品的XRD谱图见图5(a)，该产品成分为Zn2SnO4。
参照图6，实施例2产品的结构与实施例1产品基本一致，是微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4，八面体边长为1.5～2μm，但八面体上的六边形Zn2SnO4插片较为稀疏。
实施例3
原料及操作与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤(2)的反应时间为20h。
参照图7，实施例3产品的结构与实施例1产品基本一致，是微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4。
实施例4
原料及操作与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤(2)反应温度为170℃，步骤(3)中干燥时间为12h。
实施例4产品的XRD图如图5(b)所示，该产品成分为Zn2SnO4。
参照图8，实施例4产品的结构与实施例1产品基本一致，为微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4。
实施例5
原料及操作与实施例1基本相同，不同之处在于：L-色氨酸的用量为1mmol，步骤(3)中干燥时间为12h。
实施例5产品的XRD图如图5(c)所示，该产品成分为Zn2SnO4。
参照图9，实施例5产品的结构与实施例1产品基本一致，为微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4，八面体上的六边形插片比实施例1略显稀疏。
实施例6
原料及操作与实施例1基本相同，不同之处在于：五水四氯化锡的用量为0.6mmol，二水醋酸锌的用量为1.8mmol，氢氧化钠的用量为4.8mmol。
实施例6产品的XRD图如图5(d)所示，该产品成分为Zn2SnO4。
参照图10，实施例6产品的结构与实施例1产品基本一致，为微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4。
应用例1
以实施例1制备的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的作为DSSC光电极，测其光电转化效率，具体为：在室温条件下，首先将无水乙醇和0.1g微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4在研钵中研磨至无大的团聚；接着将浆状的微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4转移到一个50ml的烧杯中，搅拌10分钟，超声10分钟；然后加入2g无水松油醇和4g乙基纤维素，搅拌、超声各10分钟，最后在38℃条件下进行旋转蒸发制得胶状物备用。
依次用洗涤剂、氢氧化钾水溶液、稀盐酸溶液、乙醇水溶液和去离子水在超声清洗机中清洗氟掺杂的氧化锡(FTO)导电玻璃(15Ω/sq)。用刮涂技术将所制胶状物涂于FTO上，制成厚度为100μm的薄膜。将薄膜在125℃空气中干燥2小时，在450℃下退火15分钟，500℃下烧结15分钟。降温，当温度降至80℃时，薄膜浸入N719乙醇电解液溶液，浸泡4小时后，在室温下，采用数字源表进行测试，得到的I-V曲线如图11所示。
结果表明，微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4作为DSSC光电极，具有较高的光电转化效率。
应用例2
分别以实施例1制备的微/纳分级结构的插片八面体Zn2SnO4担载1wt％Pt、1wt％RuO2以及1wt％Pt和1wt％RuO2的混合物为光催化剂进行光催化还原CO2，具体为：首先，称取0.1g的光催化剂均匀分散在4.2cm2的带孔玻璃片上，放置在玻璃反应器的中，整个反应系统的体积为230ml，光源为300W的氙灯；接着反应系统抽真空，通入高纯CO2气体，使得反应系统中的压力为标准大气压；然后，将1ml的二次蒸馏水作为还原剂注入到系统中，暗光吸附数小时后开灯照射，间隔一定时间从系统中取出0.5ml的气体注入到气相色谱(型号为GC-14B)中分析产生的CH4的量。
同时，以烧结Zn2SnO4担栽1wt％Pt为光催化剂作为对比，其中，烧结Zn2SnO4的制备方法可参考中国专利200510017855.6。
以实施例1制备的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4担载1wt％Pt和烧结Zn2SnO4担栽1wt％Pt为光催化剂产生的CH4量与时间关系如图12所示；实施例1制备的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4担载1wt％RuO2、1wt％Pt和1wt％RuO2的混合物为光催化剂产生的CH4量与时间关系如图13所示。
从图12和图13可以看出，微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4担栽1wt％Pt、1wt％RuO2以及1wt％Pt和1wt％RuO2的混合物具有光催化还原CO2的活性。微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4和烧结Zn2SnO4均担栽1wt％Pt时，微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的活性大于烧结Zn2SnO4的活性。
Claims (10)
1.一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)首先，在L-色氨酸存在的条件下，四氯化锡化合物、醋酸锌化合物和碱金属氢氧化物在水中进行反应，并分散均匀；
(2)然后，在高压釜中反应，控制反应温度为170～200℃；
(3)最后，将反应产物分离、干燥，得到微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4；
其中，四氯化锡化合物∶醋酸锌化合物∶碱金属氢氧化物的摩尔比为1∶(2～3)∶(8～12)，L-色氨酸∶四氯化锡化合物的摩尔比为5～10∶3。
2.按权利要求1所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，其特征在于：步骤(1)中四氯化锡化合物的浓度为0.02mol/L。
3.按权利要求1所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，其特征在于：步骤(2)中反应时间为10～24h。
4.按权利要求1所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将反应产物离心分离、洗涤，然后干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为8～24h。
5.按权利要求1到4之一所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，其特征在于：四氯化锡化合物∶醋酸锌化合物∶碱金属氢氧化物的摩尔比为1∶2∶12，L-色氨酸∶四氯化锡的摩尔比为10/3，步骤(2)中反应温度为200℃，反应时间为24h。
6.按权利要求1到4之一所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，其特征在于：所述四氯化锡化合物为五水四氯化锡，所述醋酸锌化合物为二水醋酸锌。
7.按权利要求1到5之一所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法，其特征在于：所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。
8.由权利要求1到7之一所述制备方法得到的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4，其特征在于：该微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4呈八面体形，八面体的边长为1.5～2.5μm，八面体上插有纳米级六边形Zn2SnO4。
9.权利要求8所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4在染料敏化太阳能电池电极中的应用。
10.权利要求8所述的微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4在光催化还原CO2中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110134756.1A CN102303901B (zh) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | 一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法、产品及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110134756.1A CN102303901B (zh) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | 一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法、产品及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102303901A true CN102303901A (zh) | 2012-01-04 |
| CN102303901B CN102303901B (zh) | 2013-08-21 |
Family
ID=45377845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110134756.1A Expired - Fee Related CN102303901B (zh) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | 一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法、产品及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102303901B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102637530A (zh) * | 2012-01-11 | 2012-08-15 | 南京大学昆山创新研究院 | 不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法和用途 |
| JP2014040331A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Fujifilm Corp | 亜鉛錫酸化物の製造方法 |
| CN105293569A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-03 | 西安科技大学 | 一种具有正八面体形貌的正锡酸锌微米晶体的制备方法 |
| CN105565372A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-05-11 | 天津师范大学 | 一种分等级锡酸锌亚/微球材料的制备方法与应用 |
| CN106395885A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-02-15 | 南京理工大学 | 一种高纯三元金属氧化物Zn2SnO4纳米晶的制备方法 |
| CN109096069A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-28 | 郑州大学 | 敏化染料太阳能电池光阳极在光催化合成功能小分子化合物中的应用 |
| CN113731395A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-03 | 杭州师范大学 | 一种富含氧空位的锡酸锌光催化剂、制备方法及应用 |
| CN117696045A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 浙江师范大学杭州校区 | 一种兼具高效光催化和压电催化的s-型异质结催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1792812A (zh) * | 2006-01-09 | 2006-06-28 | 浙江理工大学 | 一种尖晶石锡酸锌纳米杆的合成方法 |
| CN101844798A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-09-29 | 北京科技大学 | 一种高分散尺寸可控的纳米羟基锡酸锌阵列的制备方法 |
-
2011
- 2011-05-24 CN CN201110134756.1A patent/CN102303901B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1792812A (zh) * | 2006-01-09 | 2006-06-28 | 浙江理工大学 | 一种尖晶石锡酸锌纳米杆的合成方法 |
| CN101844798A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-09-29 | 北京科技大学 | 一种高分散尺寸可控的纳米羟基锡酸锌阵列的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| A. RONG ET AL.: "Hydrothermal Synthesis of Zn2SnO4 as Anode Materials for Li-Ion Battery", 《J. PHYS. CHEM. B》, vol. 110, 11 July 2006 (2006-07-11), pages 14754 - 14760 * |
| XIAOXU JI ET AL.: "Hydrothermal synthesis of novel Zn2SnO4 octahedron microstructures assembled with hexagon nanoplates", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》, vol. 503, 20 June 2010 (2010-06-20), pages 121 - 125 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102637530A (zh) * | 2012-01-11 | 2012-08-15 | 南京大学昆山创新研究院 | 不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法和用途 |
| CN102637530B (zh) * | 2012-01-11 | 2014-09-17 | 南京大学昆山创新研究院 | 不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法和用途 |
| JP2014040331A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Fujifilm Corp | 亜鉛錫酸化物の製造方法 |
| CN105293569A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-03 | 西安科技大学 | 一种具有正八面体形貌的正锡酸锌微米晶体的制备方法 |
| CN105565372A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-05-11 | 天津师范大学 | 一种分等级锡酸锌亚/微球材料的制备方法与应用 |
| CN106395885A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-02-15 | 南京理工大学 | 一种高纯三元金属氧化物Zn2SnO4纳米晶的制备方法 |
| CN109096069A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-28 | 郑州大学 | 敏化染料太阳能电池光阳极在光催化合成功能小分子化合物中的应用 |
| CN109096069B (zh) * | 2018-09-14 | 2022-06-28 | 郑州大学 | 敏化染料太阳能电池光阳极在光催化合成功能小分子化合物中的应用 |
| CN113731395A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-03 | 杭州师范大学 | 一种富含氧空位的锡酸锌光催化剂、制备方法及应用 |
| CN117696045A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 浙江师范大学杭州校区 | 一种兼具高效光催化和压电催化的s-型异质结催化剂及其制备方法和应用 |
| CN117696045B (zh) * | 2024-02-05 | 2024-04-12 | 浙江师范大学杭州校区 | 一种兼具高效光催化和压电催化的s-型异质结催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102303901B (zh) | 2013-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102303901B (zh) | 一种微/纳分级结构插片八面体Zn2SnO4的制备方法、产品及其应用 | |
| CN109402656B (zh) | 一种磷化钴修饰钼掺杂钒酸铋光电极的制备方法 | |
| CN108796532B (zh) | 氧化镍—氧化亚铜同质结光电阴极及其制备方法和在光催化中的应用 | |
| CN102220615B (zh) | 制备CdS/ZnO纳米管阵列光电极的方法 | |
| CN102637530B (zh) | 不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法和用途 | |
| CN101345140B (zh) | 染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法 | |
| CN107790131B (zh) | 一种Zr-Fe2O3/FeOOH复合光电极及其制备方法 | |
| CN103400878B (zh) | 一种氧化锌纳米铅笔阵列电极及其制备方法和应用 | |
| CN110655656A (zh) | 一种钴金属有机框架材料及其制备方法和应用 | |
| CN111569896A (zh) | BiVO4-Ni/Co3O4异质结的合成方法及其应用于光电解水 | |
| CN110241439B (zh) | 一种等离子体处理制备表面羟基化wo3薄膜光电极材料的方法 | |
| CN104393103A (zh) | 一种Cu2ZnSnS4半导体薄膜的制备方法及其应用 | |
| CN104078244A (zh) | 一种掺杂金属铌二氧化钛纳米片及其制备方法和应用 | |
| CN106128772B (zh) | 一种硫化铅量子点光伏电池的制备方法 | |
| CN107829108B (zh) | 一种FeOOH/CdS/Ti:Fe2O3复合光电极及其制备方法 | |
| CN105761940A (zh) | 铁酸镧薄膜光电极及其制备方法 | |
| CN113481546A (zh) | 一种氧化锌/硫化锌复合薄膜光电极及太阳能光致沉积贵金属的回收装置 | |
| CN104409218B (zh) | 一种用于量子点敏化太阳能电池的CuXS对电极及其制备和应用 | |
| CN101734866A (zh) | 一种纳米三氧化钨薄膜的制备方法 | |
| CN105568309A (zh) | 一种光电化学电池的光电极的制备方法 | |
| CN102583506A (zh) | 一种多孔微/纳分级结构ZnO球制备方法和用途 | |
| CN113089020A (zh) | Co(OH)2/FePO4光电极薄膜及其在光电化学水分解中的应用 | |
| CN102942215A (zh) | 一种在金属钛基底上生长的三维SnO2纳米花状材料及其制备方法 | |
| CN108597879B (zh) | 一种TiO2纳米线/NiO纳米片/卟啉复合材料的制备方法 | |
| CN109487291A (zh) | 一种光阴极制备方法、光阴极及其光电化学电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130821 Termination date: 20170524 |