CN110065970A - 一种制备SnWO4纳米线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用微波水热法制备SnWO4纳米线的方法，该方法反应时间短，工艺流程简单，能耗低，所得产物SnWO4纳米线相互交联形成了三维的网状结构。这种结构的优势表现在：(1)入射光的传输路径由于光散射与反射作用会显著增加，从而提高入射光的利用率；(2)纳米线特有的直线电子传输特性使得光生载流子能够快速而有效地转移；(3)三维网状结构有利于增大催化剂与反应物的接触面积。综合众多优势的SnWO4纳米线，表现出了明显优于已报道的SnWO4材料的光催化性能。

Description

一种制备SnWO4纳米线的方法
技术领域
本发明涉及一种利用微波水热法制备SnWO4纳米线的方法，属于光催化材料制备领域。
背景技术
光催化技术是解决当前能源危机及环境污染问题的有效途径之一，而作为光催化技术关键因素的光催化材料也成为材料学、化学及物理学的研究热点。在太阳光谱中，大约43％的能量分布在可见光区，因此开发高效稳定的可见光响应的光催化材料是当前国际上光催化研究的前沿课题。研究者们发现BiVO4、Bi2MoO6、Bi2WO6、SnWO4、Sn2Ta2O7、Cd2Sb2O6.8等多元金属氧化物不仅可以在可见光区响应，而且化学稳定性高，在光催化领域有着广阔的应用前景。在众多的多元金属氧化物中，SnWO4因所含元素更为廉价无毒而格外引人注目。
光催化材料的形貌是影响其光催化活性的重要因素，比如具有较大长径比的一维纳米线能利用它的直线电子传输特性而快速有效地转移光生载流子，进而提高光催化效率。因此，设计合成具有一维纳米结构的SnWO4纳米线是获得高效的可见光光催化材料的有效途径。目前，已报道的合成SnWO4的方法大多局限在高温固相法(Journal of PhysicalChemistry C 2009,113,10647–10653)和水热/溶剂热法(Sensors and Actuators B2009,140,623–628；Materials Technology:Advanced Performance Materials 2015,30,288–293；Materials Science and Engineering B 2011,176,1448–1455)等，这些方法的典型缺点是所得产物尺寸大，形貌为立方块体或片状结构。这使得材料的比表面积很小，电子迁移率不高，材料的光催化性能不理想。而且，这些方法也具有反应周期长及能耗高等缺点。因此，急需开发反应周期短、低能耗的方法用于合成SnWO4纳米线。
发明内容
本发明提出一种利用微波水热法制备SnWO4纳米线的方法，具体包括如下步骤：
a.将SnSO4和Na2WO4·2H2O按照1∶0.9～1∶1.1的摩尔配比分别溶于去离子水中得到两种溶液；
b.将步骤a制得的两种溶液分别在室温下搅拌10～40min，然后将Na2WO4水溶液滴加到SnSO4水溶液中，搅拌均匀，制得黄色乳浊前驱物；
c.将步骤b制得的前驱物溶液转移到微波水热反应釜中，将反应釜密封后置于微波辅助水热合成仪中，设定功率为400～500W，反应温度为135～165℃，反应15～60min后停止，待反应温度自然冷却到室温后，将反应釜取出，收集沉淀物；
d.将步骤c得到的沉淀物用去离子水洗涤后，于40-80℃干燥，即得SnWO4纳米线。
进一步地，步骤a中，SnSO4浓度为0.01～0.04mol/L。
进一步地，步骤c中，微波水热反应釜的填充比为40～60％。
进一步地，步骤c中，反应温度优选135-150℃。
进一步地，步骤c中，反应时间优选20～40min；更优选20～30min。
本发明提出利用微波水热法制备SnWO4纳米线，该方法反应时间短，工艺流程简单，能耗低，所得产物SnWO4纳米线相互交联形成了三维的网状结构。这种结构的优势表现在：(1)入射光的传输路径由于光散射与反射作用会显著增加，从而提高入射光的利用率；(2)纳米线特有的直线电子传输特性使得光生载流子能够快速而有效地转移；(3)三维网状结构有利于增大催化剂与反应物的接触面积。
利用本发明的方法，我们成功地首次合成出SnWO4纳米线，且纳米线相互交联成三维网状结构，这是SnWO4材料结构的一个突破，对多元金属氧化物一维结构的构筑有着至关重要的意义。另一方面，这种方法是综合了化学反应热力学、微波化学、以及纳米线生长动力学等多个学科的有关理论后发展而来的，它必将带动相关学科的发展。
本发明方法制备的SnWO4纳米线，其光催化性能明显优于已报道的SnWO4材料，结构的新颖性将使其被广泛应用于该领域中。
附图说明
本发明附图10幅，
图1是实施例1制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；
图2是实施例3制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；
图3是实施例4制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；
图4是实施例4制备的SnWO4纳米线的透射电镜照片；
图5是实施例7制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；
图6是实施例8制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；
图7是实施例10制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；
图8是实施例14制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；
图9是实施例1、实施例4、实施例7、实施例8和实施例14制备的SnWO4纳米线的XRD谱图；
图10所示为应用例1的光催化降解率曲线。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
将0.05g SnSO4溶于20mL去离子水中，在室温下搅拌30min得到黄色SnSO4水溶液。将0.075g Na2WO4·2H2O溶于20mL去离子水中，在室温下搅拌30min得到无色Na2WO4水溶液。然后将Na2WO4水溶液滴加到SnSO4水溶液中，搅拌均匀，得到黄色乳浊前驱物。将此前驱物溶液转移到70mL微波水热反应釜中，并密封后置于微波辅助水热合成仪中，设定功率为400W，反应温度为135℃，反应30min后停止。待反应温度自然冷却到室温后，将反应釜取出，收集沉淀物。将沉淀物用去离子水洗涤后，于60℃干燥，即得SnWO4纳米线。
图1所示为实施例1制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构，纳米线的长度大约可达到1μm。
实施例2
实验方法同实施例1，不同之处在于将微波水热反应的温度提高到150℃，得到SnWO4纳米线。
实施例3
实验方法同实施例1，不同之处在于将微波水热反应的温度提高到165℃，得到SnWO4纳米线。
图2所示为实施例3制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构，纳米线的长度大约可达到1μm。
实施例4
实验方法同实施例1，不同之处在于将SnSO4的质量增加到0.1g，Na2WO4·2H2O的质量增加到0.15g，得到SnWO4纳米线。
图3所示为实施例4制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构，纳米线的长度大约可达到1μm。
图4所示为实施例4制备的SnWO4纳米线的透射电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构，纳米线的直径大约为10nm。
实施例5
实验方法同实施例4，不同之处在于将微波水热反应的温度提高到150℃，得到SnWO4纳米线。
实施例6
实验方法同实施例4，不同之处在于将微波水热反应的温度提高到165℃，得到SnWO4纳米线。
实施例7
实验方法同实施例6，不同之处在于将微波水热反应的时间延长到60min，得到SnWO4纳米线。
图5所示为实施例7制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构。
实施例8
实验方法同实施例4，不同之处在于将微波水热反应的时间缩短到15min，得到SnWO4纳米线。
图6所示为实施例8制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构。
实施例9
实验方法同实施例4，不同之处在于将微波水热反应的时间缩短到20min，得到SnWO4纳米线。
实施例10
实验方法同实施例4，不同之处在于将微波水热反应的时间缩短到25min，得到SnWO4纳米线。
图7所示为实施例10制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构。
实施例11
实验方法同实施例4，不同之处在于将微波水热反应的时间延长到60min，得到SnWO4纳米线。
实施例12
实验方法同实施例1，不同之处在于将SnSO4的质量增加到0.12g，Na2WO4·2H2O的质量增加到0.18g，得到SnWO4纳米线。
实施例13
实验方法同实施例12，不同之处在于将微波水热反应的温度提高到150℃，得到SnWO4纳米线。
实施例14
实验方法同实施例1，不同之处在于将SnSO4的质量增加到0.15g，Na2WO4·2H2O的质量增加到0.225g，得到SnWO4纳米线。
图8所示为实施例14制备的SnWO4纳米线的扫描电镜照片；照片显示大量的纳米线相互交联成三维网状结构。
图9所示为实施例1、实施例4、实施例7、实施例8和实施例14制备的SnWO4纳米线的XRD谱图；图中显示所有样品均为纯相α-SnWO4(JCPDS 29-1354)。
实施例15
实验方法同实施例1，不同之处在于将微波水热反应釜的容积扩大到100mL，得到SnWO4纳米线。
应用例1
将实施例4得到的SnWO4纳米线按照如下方法进行光催化降解甲基橙溶液。
使用300W的氙灯(CEL-HXF300)作为可见光源，其光波长λ>420nm。
向石英反应器内加入50mL浓度为15mg/L的甲基橙溶液，以及10mg的光催化剂。将反应器在磁力搅拌下避光暗反应30分钟后，开灯持续搅拌继续反应60分钟，反应过程使用回流水冷却装置维持室温条件，过程中每10分钟用注射器取3mL的样品悬浮液分别放入离心管内。在离心机9500转/分钟条件下离心10分钟，完成后取上清液，经过漏斗过滤，将滤液放入紫外分光光度仪测量其463nm处的吸光度，计算出降解率。
图10所示为应用例1的光催化降解率曲线；结果显示，光照60min后，降解率达到96％。
表1所示为应用例1与已报道的文献降解实验参数与降解率；结果表明本发明制备的SnWO4纳米线具有明显优于已报道的SnWO4材料的光催化性能。
表1

Claims (3)

1.一种制备SnWO4纳米线的方法，具体包括如下步骤：
a.将SnSO4和Na2WO4·2H2O按照1∶0.9～1∶1.1的摩尔配比分别溶于去离子水中得到两种溶液；
b.将步骤a制得的两种溶液分别在室温下搅拌10～40min，然后将Na2WO4水溶液滴加到SnSO4水溶液中，搅拌均匀，制得黄色乳浊前驱物；
c.将步骤b制得的前驱物溶液转移到微波水热反应釜中，将反应釜密封后置于微波辅助水热合成仪中，设定功率为400～500W，反应温度为135～180℃，反应15～60min后停止，待反应温度自然冷却到室温后，将反应釜取出，收集沉淀物；
d.将步骤c得到的沉淀物用去离子水洗涤后，于40-80℃干燥，即得SnWO4纳米线。
2.根据权利要求1所述的制备SnWO4纳米线的方法，其特征在于：步骤a中所述SnSO4溶液的浓度为0.01～0.04mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备SnWO4纳米线的方法，其特征在于：步骤c中微波水热反应釜的填充比为40～60％。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110295355A (zh) * 2019-08-12 2019-10-01 肇庆市华师大光电产业研究院 一种实现连续光解水的钨酸亚锡薄膜的制备方法
CN113293391A (zh) * 2020-10-23 2021-08-24 台州学院 一种钨酸锡纳米纤维光阳极材料的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101745381A (zh) * 2009-10-27 2010-06-23 南京大学 水热法合成可见光催化剂SnWO4的方法
CN102266766A (zh) * 2011-05-17 2011-12-07 内蒙古大学 一种微波辅助制备高效可见光催化材料的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101745381A (zh) * 2009-10-27 2010-06-23 南京大学 水热法合成可见光催化剂SnWO4的方法
CN102266766A (zh) * 2011-05-17 2011-12-07 内蒙古大学 一种微波辅助制备高效可见光催化材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIGUO SU: "Rapid synthesis of Zn2+ doped SnWO4 nanowires with the aim of exploring doping effects on highly enhanced visible photocatalytic activities", 《RSC ADVANCES》 *
宋丽花: "反应温度对微波水热法合成Bi2WO6", 《无机化学学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110295355A (zh) * 2019-08-12 2019-10-01 肇庆市华师大光电产业研究院 一种实现连续光解水的钨酸亚锡薄膜的制备方法
CN113293391A (zh) * 2020-10-23 2021-08-24 台州学院 一种钨酸锡纳米纤维光阳极材料的制备方法
CN113293391B (zh) * 2020-10-23 2022-08-09 台州学院 一种钨酸锡纳米纤维光阳极材料的制备方法

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