CN110711585B - 一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法 - Google Patents
一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110711585B CN110711585B CN201910994467.5A CN201910994467A CN110711585B CN 110711585 B CN110711585 B CN 110711585B CN 201910994467 A CN201910994467 A CN 201910994467A CN 110711585 B CN110711585 B CN 110711585B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tin oxide
- array structure
- nano
- reaction kettle
- shaped
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 title claims abstract description 71
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- FWPIDFUJEMBDLS-UHFFFAOYSA-L tin(II) chloride dihydrate Chemical compound O.O.Cl[Sn]Cl FWPIDFUJEMBDLS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 28
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 24
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 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 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 8
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K trisodium citrate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 229940038773 trisodium citrate Drugs 0.000 claims description 8
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 17
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 14
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 on one hand Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/835—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with germanium, tin or lead
-
- 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
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- 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
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
- C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
- C01B2203/1058—Nickel catalysts
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法，属于新能源材料制备及其应用技术领域。所述方法以二水合氯化亚锡和二水合柠檬酸三钠为原料，采用溶剂热法在泡沫镍衬底上沉积生长得到一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。该纳米结构是外观上像树冠的纳米结构构成的阵列，每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成。这种纳米片阵列结构比表面积大、材料带隙较小、对光的吸收能力强，结构稳定性和热稳定性好，且对人体无毒无害，是一种优异的可见光催化剂。该方法原材料、设备和工艺过程简单，清洁、环保，反应条件温和、适用性广、工艺参数可控性强，产品产量大、纯度高，易实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法，属于新能源材料制备及其应用技术领域。
背景技术
随着现代工业社会的快速发展，人类对于能源与水资源的需求不断增加。而且伴随着化石能源的过渡开采和使用，环境污染也日趋严重。开发新能源和能够应对新型复杂环境污染物的水处理技术是当前人类共同面临的重要课题，其中，光催化技术对于催化制氢制氧以及降解废水污染物都具有十分重要的意义。
太阳光是人类取之不尽、用之不竭的能源，但是太阳光的主要成分是可见光，其中紫外光仅占4％左右。因此，开发光催化技术的重要任务就是要开发可见光催化剂，通过有效利用太阳光能来产生活性物质，实现水的分解来获取氢能，以染料敏化太阳能电池来提供电能，或者降解有害污染物来净化环境。其中，半导体光催化剂是目前最有希望的解决方案。
在众多的光催化剂材料中，二氧化钛(TiO2)是最早发现并已经广泛应用的光催化剂。但是，二氧化钛本征带隙宽(约3.2eV)，是典型的紫外光催化剂。为了提高半导体的可见光光催化性能，一方面材料工作者不断开发二氧化钛的掺杂改性技术，另一方面不断寻找新的可见光半导体催化剂。目前，可利用的半导体可见光催化剂主要有金属氧化物、金属硫化物、贵金属半导体和非金属半导体等。
特别地，二氧化锡(SnO2)与二氧化钛具有相似的半导体结构，且其本身具有优异的光电特性；二氧化锡不仅具有较为稳定的物理化学性质，还具有较强的吸附能力和氧化能力，反应条件温和能耗低，且无二次污染，是一种较为可靠的绿色环保催化剂。但是，和二氧化钛一样，二氧化锡的带隙更大(约3.6eV)，即使在紫外光照射下也只能表现出较低的光催化活性，对太阳能的利用率很低。为了提高氧化锡材料的可见光光催化性能，研究发现混合价态的缺氧型金属锡氧化物带隙小于单价态的二氧化锡，因此有可能是更优异的光催化活性物质。目前，多种多价态缺氧型金属锡氧化物(例如Sn2O3、Sn3O4)在光催化制氢、废水处理等领域表现出潜在的应用价值。
另一方面，研究表明纳米材料的光催化效率显著高于其相对应的块状材料，并且纳米材料的光催化性能与应用与其形貌和粒径大小密切相关。因此，研究合成各种价态的氧化锡纳米结构也是本领域的研究热点。
本发明以二水合氯化亚锡和二水合柠檬酸三钠为原料，采用溶剂热法在泡沫镍衬底上沉积生长得到一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。这种纳米片阵列结构，是外观上像树冠的纳米结构构成的阵列，每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成。这种纳米片阵列结构是由缺氧型的氧化锡构成，材料带隙较小，是一种优异的可见光催化剂；由于纳米片之间的空隙存在大大增加了其比表面积，并且光在错落有致的多级纳米阵列中散射次数较多，使得其拥有更强的光吸收能力，提高了光催化活性及材料的结构稳定性；而且，这种纳米片阵列结构是氧化锡材料，热稳定性好，且对人体无毒无害。此外，由于溶剂热法具有合成成本低、制备过程简单、反应条件温和、适用性广、工艺参数可控性强，易实现规模化生产的特点，用本发明提出的这种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的制备方法，其中的原材料、设备和工艺过程简单，所得到的纳米结构产量大、纯度高，形貌可控，纳米结构在泡沫镍衬底上均匀紧密附着，因此制备方法经济、清洁、环保。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。这种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构，是外观上像树冠的纳米结构构成的阵列，每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成。这种纳米片阵列结构是由缺氧型的氧化锡构成，材料带隙较小，是一种优异的可见光催化剂；由于纳米片之间的空隙存在大大增加了其比表面积，并且光在错落有致的多级纳米阵列中散射次数较多，使得其拥有更强的光吸收能力，提高了光催化活性及材料的结构稳定性；而且，这种纳米片阵列结构是氧化锡材料，热稳定性好，且对人体无毒无害。因此，这种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构是一种性能优异的光催化剂，可应用于可见光制氢或光降解有机污染物。
本发明的目的之二在于提供这种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构相应的制备方法。这种方法原材料、设备和工艺过程简单，反应条件温和、适用性广、工艺参数可控性强，易实现规模化生产，所得到的纳米结构产量大、纯度高，形貌可控，纳米结构在泡沫镍衬底上均匀紧密附着，因此制备方法经济、清洁、环保。
为了达成上述目标，本发明提出的树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构，其特征在于，所述纳米片阵列结构的成分是缺氧型氧化锡纳米片，厚度约20-50nm，直径5-15μm；所述纳米片阵列结构是外观上像树冠的纳米结构构成的阵列，每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成；纳米结构在泡沫镍衬底上均匀紧密附着。这种纳米结构纯度高、产量大，是一种优异的可见光光催化剂。
本发明提供的树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的制备方法，其特征在于，所述方法以二水合氯化亚锡和二水合柠檬酸三钠为原料，采用溶剂热法在泡沫镍衬底上沉积生长得到一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。
本发明提出的树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的制备方法，包括以下步骤和内容：
(1)首先在烧杯中盛入去离子水，然后将二水合氯化亚锡和柠檬酸三钠溶于其中，磁力搅拌20-40min之后得到均匀、稳定的白色浓稠悬浊液，再将无水乙醇缓缓加入烧杯中，继续搅拌30-60min，得到乳白色浑浊液前驱体，备用。
(2)将前驱体溶液转移至高压不锈钢反应釜中，并将洁净的泡沫镍片水平固定于反应釜底部。然后，待反应釜密封组装完毕，置于烘箱内进行保温处理。自然冷却至室温后，打开反应釜，取出泡沫镍样品，并用去离子水冲洗3-5次，烘干，即得到所述树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。
在上述制备方法中，所述步骤(1)中去离子水、二水合氯化亚锡和柠檬酸三钠的用量比为(20-60mL):(2.0-4.2g):(2.6-6.0g)。
在上述制备方法中，所述步骤(1)溶剂中无水乙醇和去离子水的体积比为1:1-1:4。
在上述制备方法中，所述步骤(1)中二水合氯化亚锡和柠檬酸三钠溶于水时磁力搅拌至形成均匀、稳定的白色浓稠悬浊液为止；加入无水乙醇后，在持续磁力搅拌下，得到乳白色浑浊液前驱体为止。
在上述制备方法中，所述步骤(2)中反应釜的内衬容积为100-200mL。
在上述制备方法中，所述步骤(2)中高压反应釜内反应液填充量为50％-80％。
在上述制备方法中，所述步骤(2)中泡沫镍片的清洗方法是：取一片泡沫镍，依次置于丙酮和无水乙醇溶液中，分别超声清洗15-20min，然后烘干。
在上述制备方法中，所述步骤(2)中泡沫镍片水平固定于反应釜底部。
在上述制备方法中，所述步骤(2)中反应釜在烘箱内的保温温度为120-240℃，保温时间为3-48h。
本发明的特点在于：
(1)这种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构，是外观上像树冠的纳米结构构成的阵列，每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成。
(2)在制备所述树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的过程中，以二水合氯化亚锡和二水合柠檬酸三钠为原料，采用溶剂热法在泡沫镍衬底上沉积生长得到一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。其高的反应物浓度和平整的衬底表面是成功的关键。
本发明的优点在于：
(1)这种纳米片阵列结构是由缺氧型的氧化锡构成，材料带隙较小，是一种优异的可见光催化剂；由于纳米片之间的空隙存在大大增加了其比表面积，并且光在错落有致的多级纳米阵列中散射次数较多，使得其拥有更强的光吸收能力，提高了光催化活性及材料的结构稳定性；而且，这种纳米片阵列结构是氧化锡材料，热稳定性好，且对人体无毒无害。因此，这种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构是一种性能优异的光催化剂，可应用于可见光制氢或光降解有机污染物。
(2)这种方法原材料、设备和工艺过程简单，反应条件温和、适用性广、工艺参数可控性强，易实现规模化生产，所得到的纳米结构产量大、纯度高，形貌可控，纳米结构在泡沫镍衬底上均匀紧密附着，有利于因此制备方法经济、清洁、环保。
附图说明
图1是本发明实施例1所制得树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的低倍扫描电镜照片
图2是本发明实施例1所制得树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的高倍扫描电镜照片
图3是本发明实施例1所制得树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的X-射线衍射花样及其解析结果
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明提出一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构，其特征在于，所述纳米片阵列结构的成分是缺氧型氧化锡纳米片，厚度约20-50nm，直径5-15μm；所述纳米片阵列结构是外观上像树冠的纳米结构构成的阵列，每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成；纳米结构在泡沫镍衬底上均匀紧密附着。这种纳米结构纯度高、产量大，是一种优异的可见光光催化剂。
本发明提供的树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的制备方法，其特征在于，所述方法以二水合氯化亚锡和二水合柠檬酸三钠为原料，采用溶剂热法在泡沫镍衬底上沉积生长得到一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。
本发明提出的树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的制备方法，包括以下步骤和内容：
(1)首先在烧杯中盛入20-60mL去离子水，然后将2.0-4.2g二水合氯化亚锡和2.6-6.0g柠檬酸三钠溶于其中，磁力搅拌20-40min之后得到均匀、稳定的白色浓稠悬浊液，再按无水乙醇:去离子水1:1-1:4的体积比将无水乙醇缓缓加入烧杯中，继续搅拌30-60min，得到乳白色浑浊液前驱体，备用。
(2)将前驱体溶液转移至高压不锈钢反应釜中，并将洁净的泡沫镍片水平固定于反应釜底部。然后，待反应釜密封组装完毕，置于烘箱内进行保温处理。自然冷却至室温后，打开反应釜，取出泡沫镍样品，并用去离子水冲洗3-5次，烘干，即得到所述树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。
(3)在上述步骤(2)中反应釜的内衬容积为100-200mL，反应液填充量为50％-80％。
(4)在上述步骤(2)中泡沫镍片的清洗方法是：取一片泡沫镍，依次置于丙酮和无水乙醇溶液中，分别超声清洗15-20min，然后烘干。
(5)在上述步骤(2)中反应釜在烘箱内的保温温度为120-240℃，保温时间为3-48h。
所得到的树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构外观上为浅灰色固体。在扫描电子显微镜下，可以观察到像树冠的纳米片构成的阵列；X-射线衍射分析表明，这种材料组成为缺氧型氧化锡。其中，缺氧型氧化锡纳米片，厚度约20-50nm，直径5-15μm；每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成；树冠状纳米结构均匀紧密附着在泡沫镍衬底上。
总之，用本技术能制备得到树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。
实施例1：首先在烧杯中盛入40mL去离子水，然后将3.61g二水合氯化亚锡和5.88g柠檬酸三钠溶于其中，磁力搅拌40min之后得到均匀、稳定的白色浓稠悬浊液，再按无水乙醇:去离子水1:1的体积比将无水乙醇缓缓加入烧杯中，继续搅拌60min，得到乳白色浑浊液前驱体，备用。将前驱体溶液转移至100mL的高压不锈钢反应釜中，并将洁净的泡沫镍片水平固定于反应釜底部。然后，待反应釜密封组装完毕，置于烘箱内在190℃下保温18h。自然冷却至室温后，打开反应釜，取出泡沫镍样品，并用去离子水冲洗3次，置于烘箱内100℃下保温12h，即得到所述树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。
所得样品外观上为浅灰色固体，均匀附着在泡沫镍衬底上；在扫描电镜下能观察到大量像树冠一样排列整齐的纳米片构成的阵列(见图1和图2)；这种材料组主要成分为缺氧型Sn2O3(见图3)。此外，光催化实验表明，本发明所得样品具有优异的光催化制氢性能，在光催化降解有机污染物和重铬酸盐污水方面也表现较好。
Claims (3)
1.一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构的制备方法，其特征在于，所述纳米片阵列结构的成分是缺氧型氧化锡纳米片，厚度20-50nm，直径5-15μm；所述纳米片阵列结构是外观上像树冠的纳米结构构成的阵列，每一个树冠状结构由缺氧型氧化锡纳米片错落有致叠层而成；纳米结构在泡沫镍衬底上均匀紧密附着；所述制备方法以二水合氯化亚锡和二水合柠檬酸三钠为原料，采用溶剂热法在泡沫镍衬底上沉积生长得到一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构；包括以下步骤：
(1)首先在烧杯中盛入20-60mL去离子水，然后将2.0-4.2g二水合氯化亚锡和2.6-6.0g柠檬酸三钠溶于其中，磁力搅拌20-40min之后得到均匀、稳定的白色浓稠悬浊液，再按无水乙醇:去离子水1:1-1:4的体积比将无水乙醇缓缓加入烧杯中，继续搅拌30-60min，得到乳白色浑浊液前驱体，备用；
(2)将前驱体溶液转移至高压不锈钢反应釜中，并将洁净的泡沫镍片水平固定于反应釜底部；然后，待反应釜密封组装完毕，置于烘箱内进行保温处理；自然冷却至室温后，打开反应釜，取出泡沫镍样品，并用去离子水冲洗3-5次，烘干，即得到所述树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中去离子水、二水合氯化亚锡和柠檬酸三钠的用量比为(20-60mL):(2.0-4.2g):(2.6-6.0g)；溶剂中无水乙醇和去离子水的体积比为1:1-1:4；二水合氯化亚锡和柠檬酸三钠溶于水时磁力搅拌至形成均匀、稳定的白色浓稠悬浊液为止；加入无水乙醇后，在持续磁力搅拌下，得到乳白色浑浊液前驱体为止。
3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中反应釜的内衬容积为100-200mL，反应液填充量为50％-80％；泡沫镍片水平固定于反应釜底部；反应釜在烘箱内的保温温度为120-240℃，保温时间为3-48h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910994467.5A CN110711585B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910994467.5A CN110711585B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110711585A CN110711585A (zh) | 2020-01-21 |
| CN110711585B true CN110711585B (zh) | 2020-09-11 |
Family
ID=69211883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910994467.5A Expired - Fee Related CN110711585B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110711585B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109179491B (zh) * | 2018-11-09 | 2021-02-26 | 五邑大学 | 一种快速生长SnO2纳米片的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1326233A (zh) * | 2000-05-25 | 2001-12-12 | 默克专利股份有限公司 | 电化学电池的还原正极材料 |
| CN101823703A (zh) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种花片状氧化锡纳米粉体的可控制备方法 |
-
2019
- 2019-10-18 CN CN201910994467.5A patent/CN110711585B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1326233A (zh) * | 2000-05-25 | 2001-12-12 | 默克专利股份有限公司 | 电化学电池的还原正极材料 |
| CN101823703A (zh) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种花片状氧化锡纳米粉体的可控制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hierarchical SnO2 Nanosheets Array as Ultralong-Life Integrated Anode for Lithium-Ion Batteries;Shuang Yuan等;《NANO: Brief Reports and Reviews》;20170630;第12卷(第6期);摘要，第2页第2.1节，第3页左栏第1段 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110711585A (zh) | 2020-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110180548B (zh) | 一维氧化铟中空纳米管/二维铁酸锌纳米片异质结复合材料及其在去除水体污染物中的应用 | |
| CN109402656B (zh) | 一种磷化钴修饰钼掺杂钒酸铋光电极的制备方法 | |
| Liu et al. | Efficient photoelectrochemical water splitting of CaBi6O10 decorated with Cu2O and NiOOH for improved photogenerated carriers | |
| Huang et al. | Broad spectrum response flower spherical-like composites CQDs@ CdIn2S4/CdS modified by CQDs with up-conversion property for photocatalytic degradation and water splitting | |
| CN102125863A (zh) | 一种石墨相氮化碳/金红石单晶二氧化钛纳米线阵列的制备方法 | |
| CN110694648B (zh) | 一种光催化水裂解产氢钼掺杂硫化铟锌空心分级结构光催化剂及其制备方法 | |
| CN106902810A (zh) | 碳量子点修饰的单层钨酸铋纳米片复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102107850B (zh) | 一种表面包覆碳层的金红石单晶二氧化钛核壳结构纳米线阵列的制备方法 | |
| WO2022144043A1 (zh) | Mof衍生的氧化锌复合二氧化钛异质结的制备方法及光电分解水应用 | |
| CN103055873B (zh) | 一种具有多级孔结构复合光催化剂膜材料及其制备方法 | |
| WO2021212923A1 (zh) | 负载于泡沫镍表面的 p-n 异质结复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN110252346B (zh) | 一种MoS2/SnS2/r-GO复合光催化剂的制备方法与用途 | |
| CN110252352B (zh) | 一种碳量子点修饰钨酸铋/有序大孔氟掺杂氧化锡复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103861621B (zh) | 一种Bi7O9I3/石墨烯复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN103100398A (zh) | 一种制备高催化活性天然沸石负载一维TiO2纳米线的方法 | |
| CN107761127B (zh) | 一种多酸和酞菁共同修饰的纳米多孔钒酸铋析氧电极的制备方法 | |
| CN107986380B (zh) | 一种N掺杂包裹型TiO2光催化剂降解废水的工艺 | |
| CN102125859A (zh) | 一种p-NiO/n-CdS/TiO2复合半导体光催化剂的制备方法 | |
| CN104383950A (zh) | 一种Bi2O3-BiOI异质结可见光响应型光催化剂及其制备方法 | |
| CN112619647A (zh) | Co-MOF衍生的四氧化三钴复合二氧化钛异质结的制备方法及电解水应用 | |
| Kumar et al. | Epigrammatic status and perspective of sequestration of carbon dioxide: Role of TiO2 as photocatalyst | |
| CN103920513A (zh) | Ti3+:TiO2/TiF3复合半导体光催化剂及其制备方法 | |
| CN110711585B (zh) | 一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法 | |
| CN105568309A (zh) | 一种光电化学电池的光电极的制备方法 | |
| CN110038641B (zh) | 钒酸铋/铬卟啉/石墨烯量子点二维复合z型光催化材料、制备方法及应用 |
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 | ||
| 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: 20200911 Termination date: 20211018 |