[发明专利]一种纳米锌掺杂氧化锡/锡酸锌异质结的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化物半导体纳米粉体化学合成方法，具体涉及合成纳米锌掺杂氧化锡/锡酸锌异质结的方法及产品。

背景技术

锡酸锌（Zn₂SnO₄）是一种具有尖晶石结构的宽带隙n型三元化合物半导体，因其具有较高的电子迁移率和良好的传导率，可用于透明电极、可燃性气敏检测、湿敏器件、锂离子电池催化剂和染料敏化太阳电池等方面，在科学研究方面已引起广泛的关注。与传统的二氧化钛相比，Zn₂SnO₄电子迁移率与量子效率高，光生电子与空穴复合几率低，作为光催化剂，其应用前景广阔。研究表明，纳米结构Zn₂SnO₄具有优异的光催化性能，可以有效降解NO与HCHO以及有机污染物，为室内气体与环境净化提供了新途径。

异质结材料往往会产生许多单一材料所不具有的物理新特性，具有特定纳米结构的异质结可借助纳米材料的小尺寸效应、表面效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应以及介电限域效应等理化性质发挥更大的优势。纳米异质结构已在发光、太阳电池、光催化等方面引起很大的关注。半导体纳米异质结构在光催化方面表现出的优点是：可以促进光生电荷载流子的分离，增加电荷载流子的寿命和提高界面电荷转移效率。选取带宽不同Zn-SnO₂与Zn₂SnO₄体系，以作为Zn₂SnO₄主相，Zn-SnO₂作为第二相，采用溶剂法合成纳米Zn-SnO₂/Zn₂SnO₄异质结，合成产物可望获得优异的光催化性，然而Zn-SnO₂/Zn₂SnO₄异质结合成方法尚未见相关报导。

溶剂热合成反应是在反应釜中（能够产生一定的压力），以有机溶剂作为反应介质，通过对反应体系加热产生高压，进行材料的合成与制备的一种有效方法。该方法可以使一些在常温常压下反应速率很慢的热力学反应在水热条件下实现反应快速化，合成的纳米材料纯度高、产率高、晶体结晶及发育好、大小可控，并且可避免高温煅烧和球磨等后续工艺引入的杂质和结构缺陷。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种合成纳米锌掺杂氧化锡/锡酸锌异质结方法，该方法工艺简单、易操作，得到的产品光催化性能优异。

为了解决本发明提出的技术问题，本发明的技术方案是：

一种纳米Zn-SnO₂/Zn₂SnO₄异质结的合成方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

（1）配置物质的量浓度为2.5mol/L的NaOH溶液，溶剂为去离子水与无水乙醇的混合物，体积比1: 0.8~1； 

（2）配置SnCl₄·5H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O的混合溶液，溶剂为去离子水与无水乙醇的混合物，体积比1: 0.8~1，其中SnCl₄的物质的量浓度为0.4475～0.4575 mol/L；Zn(NO₃)₂的物质的量浓度为0.0425～0.0525 mol/L；

（3）将步骤（1）得到的NaOH溶液逐滴滴加到步骤（2）的SnCl₄和Zn(NO₃)₂的混合溶液中，SnCl₄和Zn(NO₃)₂的混合溶液和NaOH水溶液的体积比为1:2，使SnCl₄物质的量浓度为0.1094~0.1144mol/L，(Zn(NO₃)₂·6H₂O的物质的量浓度为0.0106~0.0156mol/L，NaOH的物质的量浓度为1.667 mol/L，SnCl₄、Zn(NO₃)₂和NaOH的物质的量比为1:10，搅拌均匀，得到前驱物；

（4）将步骤（3）的前驱物转移至水热反应釜中，使其填充度为80%， 180℃~190℃恒温反应至少15小时；