CN109967075A - 一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法 - Google Patents
一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109967075A CN109967075A CN201910246344.3A CN201910246344A CN109967075A CN 109967075 A CN109967075 A CN 109967075A CN 201910246344 A CN201910246344 A CN 201910246344A CN 109967075 A CN109967075 A CN 109967075A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- sno
- zno
- composite photocatalyst
- doping metals
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 30
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 14
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 14
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 9
- KHMOASUYFVRATF-UHFFFAOYSA-J tin(4+);tetrachloride;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl KHMOASUYFVRATF-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 9
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 31
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 80
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 14
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 14
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 10
- -1 graphene Alkene Chemical class 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- TXUICONDJPYNPY-UHFFFAOYSA-N (1,10,13-trimethyl-3-oxo-4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydrocyclopenta[a]phenanthren-17-yl) heptanoate Chemical compound C1CC2CC(=O)C=C(C)C2(C)C2C1C1CCC(OC(=O)CCCCCC)C1(C)CC2 TXUICONDJPYNPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005297 material degradation process Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001119 stannous chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 description 2
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 description 1
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 description 1
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/62—Platinum group metals with gallium, indium, thallium, germanium, tin or lead
- B01J23/622—Platinum group metals with gallium, indium, thallium, germanium, tin or lead with germanium, tin or lead
- B01J23/626—Platinum group metals with gallium, indium, thallium, germanium, tin or lead with germanium, tin or lead with tin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
- B01J35/393—Metal or metal oxide crystallite size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
- B01J37/344—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electromagnetic wave energy
- B01J37/346—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electromagnetic wave energy of microwave energy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开一种掺杂金属铂的ZnO‑SnO2复合光催化材料的制备方法，将四氯化锡五水合物、氢氧化钠、氯铂酸溶液、聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中再加入乙醇，再将硫酸锌溶液和碳酸氢氨溶液混合，将两种混合溶液混合配置成前驱液，在微波条件下进行水热反应，经过自然冷却洗涤后干燥，制得掺杂金属铂的ZnO‑SnO2复合光催化材料A，将其进行焙烧后得到掺杂金属铂的ZnO‑SnO2复合光催化材料B；本发明使用微波辅助水热法进行材料的合成，通过微波直接对样品进行加热，由内向外，与传统的水热法或者溶胶‑凝胶法相比，本方法耗时短，传热效率高，再辅以一定的压强，在高温高压的条件下会使反应速度大大提升，制备效果好。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，该催化剂是一种复合物，可作为一种催化材料应用于光催化材料领域。
背景技术
随着时代的快速发展，工业生产所带来的负面影响正在逐渐增大。经济的发展造成了越来越严重的环境污染问题，而光催化技术是基于应对环境保护问题和可持续发展战略提出的绿色技术，其所制备的纳米材料在降解废水有机污染物方面具有重要的研究意义。但是许多光催化剂由于其较大的禁带宽度，在光催化降解污染物方面的效果往往不是很理想，因此开发具有较小禁带宽度和较低电子-空穴复合率的光催化剂具有较大的意义。
氧化锌由于其较小的禁带宽度可以作为一种光催剂应用于环保领域，其禁带宽度为3.37eV，而二氧化锡的禁带宽度为3.6eV。氧化锌较窄的禁带宽度可表现出比二氧化锡更高的光催化性能，但仍具有局限性。文献中报道，氧化锌与石墨烯复合材料在去除六价铬方面有较好的效果，刘新娟等通过紫外光光催化还原石墨烯，合成不同重量比的氧化锌/石墨烯复合材料，其对六价铬的去除率达到96%。二氧化锡由于其较宽的禁带宽度，往往达不到光催化降解污染物的要求，而氧化锌与二氧化锡的复合，通过氧化锌纳米颗粒覆盖在二氧化锡片状结构上，可以大大增强比表面积，它们之间形成的异质结可以增强光催化活性，但其光催化活性仍具有一定的限制。
发明内容
本发明提供一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将1.5-2.5g四氯化锡五水合物、1.0-2.0g氢氧化钠、0.1-0.4mL浓度为 2mmol/L的氯铂酸溶液、0.5-1.5g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到20-40mL去离子水中，搅拌10-20min得到溶液A；
（2）在步骤（1）的溶液A中加入20-40mL乙醇，搅拌20-40min得到溶液B；
（3）将4-8g硫酸锌加入到20-40mL去离子水中，搅拌10-20min，得到溶液C；
（4）将4-6g碳酸氢铵加入到20-40mL去离子水中，搅拌10-20min，得到溶液D，将溶液D加入到步骤（3）的溶液C中，在40-60℃水浴条件下搅拌20-50min，得到溶液E；
（5）将溶液E加入到溶液B中，搅拌10-20min，得到前驱液；
（6）将步骤（5）的前驱液加入聚四氟乙烯内村的反应釜中，在微波辅助水热的条件下，140-180℃反应4-7h，反应压力为160-200MPa，反应体系自然冷却至室温，将产物洗涤后真空抽滤，并将抽滤得到的白色粉末进行干燥，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A。
步骤（6）干燥后的白色粉末掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A在500-800℃条件下煅烧2-4h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B。
步骤（1）-（5）中的搅拌转速为500-1000转/分钟。
步骤（3）中微波功率为1400-1700W。
步骤（6）中洗涤是用去离子水和乙醇分别洗涤3-5次。
步骤（6）干燥条件为40-60℃干燥8-12h。
本发明的有益效果体现在：
（1）本发明使用微波辅助水热法进行材料的合成，通过微波直接对样品进行加热，由内向外，相较水热法或者溶胶-凝胶法，本方法耗时短，传热效率高，再辅以压强，在高温高压的条件下会使反应速度大大提升，制备效果好。
（2）本发明复合光催化材料具有较大的比表面积，氧化锌覆盖于二氧化锡片状材料上，片状材料大多数在2-10um，而氧化锌颗粒大多在1-10nm，抑制了光生电子-空穴的复合。金属铂作为一种良好的助催化剂，能降低二氧化锡材料的禁带宽度，增加了复合材料的活性位点数，提高了复合材料光生电子-空穴对的分离效率，增大了初始二氧化锡材料的比表面积，提高其光催化性能。
（3）本发明采用在二氧化锡/氧化锌复合材料中掺杂金属铂的方法，制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料，具有较好的催化活性；在未经煅烧的情况下，在210min内对罗丹明B的降解效率为25%-30%，催化活性相对于单一的SnO2有较大的提高，单一的SnO2催化材料降解效率低于10%。
附图说明
图1为实施例1制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A的SEM图；
图2为实施例1、2、3制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A光催化降解有机污染物图；
图3为实施例5制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B的X-射线衍射图谱；
图4为实施例6制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B的X-射线衍射图谱；
图5为实施例4、5、6制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B光催化降解有机污染物图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将2g四氯化锡五水合物、1.0g氢氧化钠、0.2mL浓度为2mmol/L氯铂酸溶液、1.0g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到30mL去离子水中，搅拌15min得到溶液A，搅拌转速为500转/分钟；
（2）在步骤（1）的溶液A中再加入30mL乙醇，搅拌20min得到溶液B，搅拌转速为500转/分钟；
（3）将6g硫酸锌加入到30mL去离子水中，搅拌15min得到溶液C，搅拌转速为500转/分钟；
（4）将4g碳酸氢铵加入到20mL去离子水中，搅拌15min得到溶液D，将溶液D加入到步骤（3）的溶液C中，在60℃水浴条件下搅拌35min，形成溶液E，搅拌转速为500转/分钟；
（5）将步骤（4）的溶液E加入到溶液B中，搅拌15min得到前驱液，搅拌转速为1000转/分钟；
（6）将步骤（5）的前驱液加入聚四氟乙烯内村的反应釜中，在微波辅助水热的条件下，180℃反应5.5h，反应压力为200MPa，微波功率为1700W，反应体系自然冷却至室温，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤3次后，真空抽滤，并将抽滤得到的白色粉末在鼓风干燥箱中60℃干燥10h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A。
图1为本实施例所制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A的SEM图，从图中可以看出，所合成的材料具有较大的比表面积，铂纳米粒子附着在了二氧化锡片状结构上，氧化锌覆盖于二氧化锡片状材料上，片状材料大多数在2-10um，而氧化锌颗粒大多在1-10nm之间，形成堆叠的复杂结构。
实施例2
一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将1.5g四氯化锡五水合物、2.0g氢氧化钠、0.1mL浓度为2mmol/L氯铂酸溶液、1.5g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到40mL去离子水中，搅拌20min得到溶液A，搅拌转速为750转/分钟；
（2）在步骤（1）的溶液A中再加入40mL乙醇，搅拌30min得到溶液B，搅拌转速为750转/分钟；
（3）将4g硫酸锌加入到40mL去离子水中，搅拌20min得到溶液C，搅拌转速为750转/分钟；
（4）将6g碳酸氢铵加入到40mL去离子水中，搅拌20min得到溶液D，将溶液D加入到步骤（3）的溶液C中，在40℃水浴条件下搅拌20min，形成溶液E，搅拌转速为750转/分钟；
（5）将步骤（4）的溶液E加入到溶液B中，搅拌10min得到前驱液，搅拌转速为750转/分钟；
（6）将步骤（5）的前驱液加入聚四氟乙烯内村的反应釜中，在微波辅助水热的条件下，160℃反应4h，反应压力为160MPa，微波功率为1550W，反应体系自然冷却至室温，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤4次后，真空抽滤，并将抽滤得到的白色粉末在鼓风干燥箱中40℃干燥12h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A。
实施例3
一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将2.5g四氯化锡五水合物、1.5g氢氧化钠、0.4mL浓度为2mmol/L氯铂酸溶液、0.5g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到20mL去离子水中，搅拌10min得到溶液A，搅拌转速为1000转/分钟；
（2）在步骤（1）的溶液A中再加入20mL乙醇，搅拌40min得到溶液B，搅拌转速为1000转/分钟；
（3）将8g硫酸锌加入到20mL去离子水中，搅拌10min得到溶液C，搅拌转速为1000转/分钟；
（4）将5g碳酸氢铵加入到30mL去离子水中，搅拌10min得到溶液D，将溶液D加入步骤（3）的溶液C中，在50℃水浴条件下搅拌50min，形成溶液E，搅拌转速为1000转/分钟；
（5）将步骤（4）的溶液E加入到溶液B中，搅拌20min得到前驱液，搅拌转速为500转/分钟；
（6）将步骤（5）的前驱液加入聚四氟乙烯内村的反应釜中，在微波辅助水热的条件下，140℃反应7h，反应压力为180MPa，微波功率为1400W，反应体系自然冷却至室温，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤5次后，真空抽滤，并将抽滤得到的白色粉末在鼓风干燥箱中55℃干燥8h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A。
图2为实施例1、2、3制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A光催化降解有机污染物图，实施例1得到的材料降解罗丹明B的催化活性为28%，同样未经煅烧的掺杂铂的二氧化锡材料（掺杂金属pt的SnO2材料，制备过程：与实施例3相同的氯铂酸、氯化亚锡、柠檬酸钠、氢氧化钠加入到乙醇与去离子水的混合溶液（体积比1:1）中，得到前驱液，175℃下进行水热反应24h后干燥得到）降解罗丹明B的效率低于5%，几乎没有任何效果，可见实施例1、2、3得到的复合光催化材料的催化效果高于掺杂铂的二氧化锡材料。
实施例4
一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将2.5g四氯化锡五水合物、2.0g氢氧化钠、0.4mL浓度为2mmol/L氯铂酸溶液、0.5g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到20mL去离子水中，搅拌10min得到溶液A，搅拌转速为750转/分钟；
（2）在步骤（1）的溶液A中再加入20mL乙醇，搅拌30min得到溶液B，搅拌转速为750转/分钟；
（3）将6g硫酸锌加入到30mL去离子水中，搅拌10min得到溶液C，搅拌转速为750转/分钟；
（4）将5g碳酸氢铵加入到30mL去离子水中，搅拌10min得到溶液D，将溶液D加入步骤（3）的溶液C中，在40℃水浴条件下搅拌50min，形成溶液E，搅拌转速为750转/分钟；
（5）将步骤（4）的溶液E加入到溶液B中，搅拌10min得到前驱液，搅拌转速为750转/分钟；
（6）将步骤（5）的前驱液加入聚四氟乙烯内村的反应釜中，在微波辅助水热的条件下，140℃反应7h，反应压力为160MPa，微波功率为1400W，反应体系自然冷却至室温，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤4次后，真空抽滤，并将抽滤得到的白色粉末在鼓风干燥箱中50℃干燥12h；
（7）将步骤（6）干燥后的白色粉末在500℃条件下煅烧4h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B。
实施例5
一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将1.5g四氯化锡五水合物、1.5g氢氧化钠、0.1mL浓度为2mmol/L氯铂酸溶液、1.5g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到40mL去离子水中，搅拌20min得到溶液A，搅拌转速为1000转/分钟；
（2）在步骤（1）的溶液A中再加入40mL乙醇，搅拌40min得到溶液B，搅拌转速为1000转/分钟；
（3）将8g硫酸锌加入到40mL去离子水中，搅拌15min得到溶液C，搅拌转速为1000转/分钟；
（4）将4g碳酸氢铵加入到20mL去离子水中，搅拌20min得到溶液D，将溶液D加入步骤（3）的溶液C中，在50℃水浴条件下搅拌20min，形成溶液E，搅拌转速为1000转/分钟；
（5）将步骤（4）的溶液E加入到溶液B中，搅拌20min得到前驱液，搅拌转速为500转/分钟；
（6）将步骤（5）的前驱液加入聚四氟乙烯内村的反应釜中，在微波辅助水热的条件下，160℃反应5h，反应压力为180MPa，微波功率为1700W，反应体系自然冷却至室温，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤5次后，真空抽滤，并将抽滤得到的白色粉末在鼓风干燥箱中40℃干燥10h；
（7）将步骤（6）干燥后的白色粉末在650℃条件下煅烧3h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B。
图3为本实施例所制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B的X-射线衍射图谱，与ZnO和SnO2的标准卡片的衍射峰进行比对，复合光催化材料B的XRD图谱与其标准卡片相对应，样品纯度较高，由图可以看出SnO2由较窄的半高宽，体现出其较好的结晶性，ZnO也具有较好的结晶性。
实施例6
一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将2g四氯化锡五水合物、1.0g氢氧化钠、0.2mL浓度为2mmol/L氯铂酸溶液、1.0g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入到30mL去离子水中，搅拌15min得到溶液A，搅拌转速为500转/分钟；
（2）在步骤（1）的溶液A中再加入30mL乙醇，搅拌20min得到溶液B，搅拌转速为500转/分钟；
（3）将4g硫酸锌加入到20mL去离子水中，搅拌20min得到溶液C，搅拌转速为500转/分钟；
（4）将5g碳酸氢铵加入到30mL去离子水中，搅拌15min得到溶液D，将溶液D加入步骤（3）的溶液C中，在60℃水浴条件下搅拌35min，形成溶液E，搅拌转速为500转/分钟；
（5）将步骤（4）的溶液E加入到溶液B中，搅拌15min得到前驱液，搅拌转速为1000转/分钟；
（6）将步骤（5）的前驱液加入聚四氟乙烯内村的反应釜中，在微波辅助水热的条件下，180℃反应4h，反应压力为200MPa，微波功率为1550W，反应体系自然冷却至室温，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤3次后，真空抽滤，并将抽滤得到的白色粉末在鼓风干燥箱中60℃干燥10h；
（7）将步骤（6）干燥后的白色粉末在800℃条件下煅烧2h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B。
图4为本实施例制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B的X-射线衍射图谱，由图可知，经过煅烧处理后复合材料结晶完好，样品纯度较高，可以看出有微量的铂元素存在。
图5为实施例4、5、6制备的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B光催化降解有机污染物图，由图可知，煅烧后得到的材料B相比于未经煅烧的材料A具有更高的光催化活性，实施例6所制备的材料在210min内可降解37%的罗丹明B，而未掺杂氧化锌的复合材料（掺杂金属pt的SnO2材料，其制备过程：与实施例6相同的氯铂酸、氯化亚锡、柠檬酸钠、氢氧化钠加入到乙醇与去离子水的混合溶液（体积比1:1）中，得到前驱液，175℃下进行水热反应24h后干燥，600℃煅烧2h得到）在210min内罗丹明B降解效率接近15%，没有实施例4、5、6的催化效果好。
Claims (6)
1.一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将1.5-2.5g四氯化锡五水合物、1.0-2.0g氢氧化钠、0.1-0.4mL浓度为 2mmol/L的氯铂酸溶液、0.5-1.5g聚乙烯吡咯烷酮加入到20-40mL去离子水中，搅拌10-20min得到溶液A；
（2）在溶液A中加入到20-40mL乙醇，搅拌20-40min得到溶液B；
（3）将4-8g硫酸锌加入到20-40mL去离子水中，搅拌10-20min，得到溶液C；
（4）将4-6g碳酸氢铵加入到20-40mL去离子水中，搅拌10-20min，得到溶液D，将溶液D加入到溶液C中，在40-60℃水浴条件下搅拌20-50min，得到溶液E；
（5）将溶液E加入到溶液B中，搅拌10-20min，得到前驱液；
（6）将前驱液在微波辅助水热的条件下，140-180℃反应4-7h，反应压力为160-200MPa，反应体系自然冷却至室温，将产物洗涤后真空抽滤、干燥，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A。
2.根据权利要求1所述掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，将步骤（6）得到的掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料A在500-800℃煅烧2-4h，得到掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料B。
3.根据权利要求1所述掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）-（5）中的搅拌转速为500-1000转/分钟。
4.根据权利要求1所述掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中微波功率为1400-1700W。
5.根据权利要求1所述掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（6）中洗涤是用去离子水和乙醇分别洗涤3-5次。
6.根据权利要求1所述掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（6）干燥条件为40-60℃干燥8-12h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910246344.3A CN109967075B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910246344.3A CN109967075B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109967075A true CN109967075A (zh) | 2019-07-05 |
| CN109967075B CN109967075B (zh) | 2021-12-03 |
Family
ID=67081508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910246344.3A Active CN109967075B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109967075B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111921525A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-11-13 | 西安工程大学 | 一种钯掺杂二氧化锡球状纳米材料的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101585006A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-11-25 | 上海大学 | 提高金属氧化物半导体材料光催化性能的方法 |
| CN103274451A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-09-04 | 东华大学 | 二氧化锡/氧化锌核壳结构纳米复合材料的合成及应用 |
| US20140183141A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Ms. Deepika Saraswathy Kurup | Photocatalytic Composition for Water Purification |
| CN105836793A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-10 | 西北大学 | 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法 |
| CN107142556A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-08 | 济南大学 | 一种SnO2/ZnO复合微纳米纤维的制备方法及其产品 |
-
2019
- 2019-03-29 CN CN201910246344.3A patent/CN109967075B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101585006A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-11-25 | 上海大学 | 提高金属氧化物半导体材料光催化性能的方法 |
| US20140183141A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Ms. Deepika Saraswathy Kurup | Photocatalytic Composition for Water Purification |
| CN103274451A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-09-04 | 东华大学 | 二氧化锡/氧化锌核壳结构纳米复合材料的合成及应用 |
| CN105836793A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-10 | 西北大学 | 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法 |
| CN107142556A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-08 | 济南大学 | 一种SnO2/ZnO复合微纳米纤维的制备方法及其产品 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| JAE-HUN KIM ET AL.: "Self-heating effects on the toluene sensing of Pt-functionalized SnO2-ZnO core-shell nanowires", 《SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》 * |
| RANDEEP LAMBA ET AL.: "Well-crystalline porous ZnO-SnO2 nanosheets: An effective visible-light driven photocatalyst and highly sensitive smart sensor material", 《TALANTA》 * |
| YA-CHIN CHANG ET AL.: "Preparation of Pt@SnO2 Core-Shell Nanoparticles for Photocatalytic Degradation of Formaldehyde", 《JOURNAL OF THE CHINESE CHEMICAL SOCIETY》 * |
| 杨祥等: "《合成化学简明教程》", 31 March 2016, 中国地质大学出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111921525A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-11-13 | 西安工程大学 | 一种钯掺杂二氧化锡球状纳米材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109967075B (zh) | 2021-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107126944B (zh) | 一种具有高可见光催化活性的多缺陷多掺杂二氧化钛纳米颗粒及制备方法 | |
| CN111056567B (zh) | 一种黑色金红石相二氧化钛的制备方法 | |
| CN109876843A (zh) | 铜合金修饰二氧化钛/氮化碳异质结光催化剂及制备方法 | |
| CN105645459A (zh) | 一种表面修饰海胆状ZnO/TiO2复合材料及其制备方法 | |
| CN108452805B (zh) | 一种用于光解水产氢的NiTiO3/TiO2催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN108636436A (zh) | 有效构筑z型三元异质结光催化剂的制备方法 | |
| CN105944738A (zh) | 一种基于表面改性的TiO2/MoS2复合材料的制备方法 | |
| CN112756000A (zh) | 一种硫空位缺陷制备硫化物半导体/金属纳米粒子的方法及其应用 | |
| CN106268804A (zh) | 一步水热技术制备Ag2O/Ag2WO4纳米棒的方法 | |
| CN105271418A (zh) | 一种介孔空心球状二氧化钛/三氧化钨复合材料的制备方法 | |
| CN107159192A (zh) | 一种贵金属/TiO2混晶纳米棒组装的多级结构及其制备方法 | |
| CN113751029A (zh) | 一种Co9S8/ZnIn2S4光催化产氢材料及其制备方法和应用 | |
| CN107308927A (zh) | 一种二氧化钛同质结纳米光催化剂的制备方法 | |
| CN109772421A (zh) | 一种提高可见光活性的C、N共掺杂TiO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN110026207B (zh) | CaTiO3@ZnIn2S4纳米复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN106395800A (zh) | 一种TiO2插层氧化石墨烯的制备方法 | |
| Lai et al. | The ZnO–Au-Titanium oxide nanotubes (TiNTs) composites photocatalysts for CO2 reduction application | |
| CN103657628B (zh) | 一种SnO2-TiO2复合纳米光催化剂的制备方法 | |
| Li et al. | Facile construction of a dual-Z-scheme TiO2/CaTi4O9/CaTiO3 heterojunction photocatalyst with superior photocatalytic performance for hydrogen production and Cr (VI) reduction | |
| CN107362792A (zh) | 一种钛酸锶/铌酸锡复合纳米材料的制备方法 | |
| CN106582726A (zh) | 一种Bi4O5Br2中空球及以微乳液为模板的制备方法 | |
| CN109967075A (zh) | 一种掺杂金属铂的ZnO-SnO2复合光催化材料的制备方法 | |
| CN112337491B (zh) | 一种双功能光催化应用的磷化镍/氧化铟纳米复合材料制备方法及用途 | |
| CN105233821A (zh) | 锶、银共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂 | |
| CN105214694B (zh) | 一种软模板法制备BiOCl空心壳的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |