[发明专利]一种用于光催化降解染料的二硫化锡复合物

说明书

本发明公开一种用于光催化降解染料的二硫化锡复合物的制备方法，具体为一定量的SnCl₄·5H₂O倒入一定体积的去离子水中；称量一定量的硫脲加入到一定体积的去离子水中，搅拌均匀后，将其滴加入SnCl₄·5H₂O溶液中，将溶液转移到反应釜放在鼓风干燥箱中反应。通过原料配比的不同，可获得形貌不同的SnS₂/SnO₂的复合材料。本发明以SnS₂纳米片上负载SnO₂纳米颗粒，将复合材料用于光催化废水的降解净化，具有优异的降解效果。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种用于光催化降解染料的二硫化锡复合物的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着工业化的发展，河流中有毒污染物的含量越来越高，人民日常使用的清洁水资源变得越来越少，不仅损害人们的健康还使周围的生态环境遭到毁灭打击。为了处理好有机废水，人们已经采取了物理、化学和生物等方法来处理水中的有机污染物。与其它处理方法相比，采用半导体材料来光催化降解水中的污染物具有独特优势：(1)该方法以源源不断的太阳光作为能源，且不会出现进一步污染环境的情况；(2)使用范围广泛，对一种或多种有机物都具有降解效应，光催化之后产生的是CO₂，H₂O和无机盐等环境友好型产物；(3)反应过程较为温和，对反应条件和设备的要求较低；(4)半导体光催化材料物理和化学性能稳定、无毒且便宜能够循环利用，对环境较为友好。

在金属氧化物光催化研究趋于成熟时，人们发现金属硫化物同样也具备良好的光催化性能。目前制备硫化物多采用化学气相沉积法、水热法和机械剥离法等方法，合成的硫化物光催化活性大不相同，其它性能也各异，利用金属硫化物作为光催化剂应用于工业废水中有机物的处理也越来越受到人们的关注。

在众多的半导体材料中，二硫化锡(SnS2)因其优异性能而备受关注。作为n型半导体材料的一员，SnS2具有带隙窄(2.18-2.44eV)、层状结构、稳定性好、无毒、廉价等优点，可以有效地吸收波长＜564nm的可见光，意味着其能够吸收可见光波长范围内的能量激发电子发生跃迁，这对于半导体材料在光催化以及其他领域的运用都具有相当重要的意义。此外， SnS₂属于碘化镉型(Cdl₂)型层状结构，其形貌往往为片状纳米结构，暴露的表面积较多，能吸附更多的反应底物。然而，光催化涉及复杂的物理化学过程，包括电子-空穴的产生和运输以及表面氧化还原反应等。光生电子与空穴的快速复合是限制SnS2光催化效率的重要因素。因此，有效抑制电子-空穴对的复合是提高其光催化效率的关键。

Park等人通过溶剂热法将纳米粒子Au掺杂到了SnS₂表面上，形成了Au-SnS₂的结构， Au-SnS₂的光催化性能优于单纯的SnS₂，促进了降解的速率。Luo等人将SnS₂半导体材料与 Ag₂CO₃复合时，发现2％的Ag₂CO₃加入量时可获得高光降解效率的样品，且高于SnS₂的效率。这是由于Ag₂CO₃对可见光的响应较强，当光照在其表面时易发生光电分离，SnS₂与Ag₂CO₃形成的异质结促进了载流子的分离，加快了电子的传输速率，使得在SnS₂上的光生电子易于传递到Ag₂CO₃的价带上，然后与O²反应生成更多的高活性的·O^2-离子并氧化亚甲基蓝，同时Ag₂CO₃上的空穴电会转移到SnS₂，将有机染料氧化成CO₂和H₂O等无害产物。