[发明专利]一种聚3;4-乙撑二氧噻吩/生物质碳/SnO2-x纳米复合材料的制备方法

说明书

一种聚3,4‑乙撑二氧噻吩/生物质碳/SnO_2‑x纳米复合材料的制备方法，将SnO_2‑x和生物质碳半导体异质结通过化学键络合的形式负载分散于聚3,4‑乙撑二氧噻吩而得到的纳米复合材料。本发明利用SnO_2‑x的可见光光催化氧化还原特性、生物质碳的优异导电性、聚3,4‑乙撑二氧噻吩的导电性以及组分之间具有化学键合的异质结结构，来充分抑制其光催化反应中的光生电子‑空穴复合，从而有利于提高其光催化氧化还原降解污染物和光催化分解水产氢的性能。同时，导电有机物易塑型的特点能有效避免粉体材料的回收困难问题，因而，本发明制得的聚3,4‑乙撑二氧噻吩(PEDOT)/生物质碳/SnO_2‑x纳米复合材料是一种便于回收的新型环保光催化材料。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合光催化化材料的制备方法，具体涉及一种聚3,4-乙撑二氧噻吩/生物质碳/SnO_2-x纳米复合材料的制备方法。

背景技术

环境污染、资源短缺已经成为困扰世界经济社会可持续发展的两项重要问题，而这两项问题对于我国而言显得尤为突出。同时随着社会发展，废弃物增加的速度逐渐加快，将生物质废弃物变废为宝，制成生物质碳而实现重新利用，也能有效减轻环境负担。富缺陷氧化锡(SnO_2-x)由于具有优异的可见光光催化响应能力而在光催化领域具有巨大潜力。然而单一成分的富缺陷氧化锡(SnO_2-x)存在着光响应范围较窄、太阳能利用率低，以及量子效率低等不足，严重限制了其实际应用。

SnO₂是一种重要的n型宽带隙半导体，它具有优异的光电特性、气敏特性、化学稳定性和环境友好性，因而被广泛应用于药物传输、能量储存、磁存储介质材料、太阳能电池、电极材料、气敏传感材料、电催化材料和光催化材料等领域。在催化剂领域，SnO₂被广泛用于降解橙黄G、布里尔蓝、茜素红S、亚甲基蓝、罗丹明B等有机染料[Wang,X.,Fan,H.,Ren,P.,et al.Homogeneous SnO₂ core-shell microspheres: Microwave-assistedhydrothermal synthesis,morphology control and photocatalytic properties[J].Materials Research Bulletin,2014,50:191-196.]。单价态SnO₂较大的禁带宽度导致其只能吸收利用紫外光才能进行光催化反应，但是紫外光能量仅占太阳光能总能量的不足5％。为了提高SnO₂材料的光吸收和光催化性能，最简便有效的策略就是构造混合价态或非化学计量比的锡氧化物来增加其内部缺陷的同时减小其禁带宽度[朱翰林,梁况.氧缺陷型SnO₂纳米颗粒可见光催化性能的研究[J].化学通报,2016, 79(4):327-331.]。并且缺陷型氧化锡SnO_2-x中的氧空穴作为电子捕获中心有利于促进光生电子-空穴的分离，从而促进氧化锡的光催化反应[时乐宇,刘美玲,李欣桐,等.非化学计量氧化锡的制备及光催化性能研究[J].山东化工,2016,45(6):7-8.]。Sn自掺杂SnO_2-x纳米晶中氧缺陷的存在能有效提高光生电子-空穴对的分离，从而获得了优异的染料光催化降解性能[Han,D.,Jiang,B.,Feng,J.,Yin,Y.,Wang,W.Photocatalytic Self-Doped SnO_2-x Nanocrystals Drive Visible-Light-Responsive Color Switching[J].Angewandte Chemie International Edition,2017,56(27):7792-7796.]。富氧空位缺陷的结构特点使 SnO_2-x纳米颗粒显示出了比P25和ZnO都优异的光解水产氢性能(133.8μmol·h^-1·g^-1) ^[Li,M.,Hu,Y.,Xie,S.,Huang,Y.,Tong,Y.,Lu,X.Heterostructured ZnO/SnO_2-x nanoparticles for efficientphotocatalytic hydrogen production[J].Chemical Communications,2014,50(33):4341-4343.^]。