[发明专利]一种硫化锡/聚吡咯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硫化锡/聚吡咯复合材料及其制备方法和应用，包括：首先采用溶剂热法制备花状SnS₂；然后将花状SnS₂分散在含有一定量吡咯单体(Py)的水溶液中，用太阳光或氙灯光照射2‑10小时，离心分离，干燥，得到硫化锡/聚吡咯(SnS₂/PPy)复合材料。该制备方法简单易行、安全环保、可以将Py原位氧化聚合在花状SnS₂表面上形成异质结结构，得到的SnS₂/PPy复合材料能在可见光照射且无添加牺牲剂的条件下高效地光催化还原水中六价铬，且易于分离回收。所合成的SnS₂/PPy光催化剂有望应用于六价铬废水处理及光催化技术的其它应用领域。

技术领域

本发明属于光催化剂材料技术领域，涉及一种硫化锡/聚吡咯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

基于太阳能转化和利用的光催化技术在环保、能源、医疗、材料和建筑等众多领域具有巨大的应用潜力。但是，目前合成的光催化剂材料大多存在可见光催化效率低的缺点，还不能满足实际应用的要求。

发明内容

目的：为有效提高硫化锡（SnS₂）的可见光催化活性，本发明提供一种新的高效硫化锡/聚吡咯复合材料及其制备方法和应用，该合成方法简单易行、安全环保、可以将Py原位氧化聚合在花状SnS₂表面上形成异质结结构，得到的SnS₂/PPy复合材料能在可见光照射且无添加牺牲剂的条件下高效地光催化还原水中六价铬，且易于分离回收。解决了上述现有合成技术问题中的一个或多个。

设计思路：SnS₂是一种原料丰富、制备简单、低价、无毒、稳定的可见光响应型光催化剂材料。SnS₂不仅对许多反应（如有机污染物的降解、六价铬的还原、CO₂的还原转化、光解水制氢）具有可见光催化活性，而且也具有较好的稳定性，被认为是较有发展前景的硫化物可见光催化剂材料。特别是SnS₂应用于光催化还原水中六价铬时，无需另加任何牺牲剂，就能有效地完成，更有利于其在六价铬废水处理中的应用。但是，单独SnS₂用作光催化剂时，也存在光生电荷复合率高、光催化效率低的问题。异质结复合可以有效促进半导体的光生电荷分离，提高其光催化效率。因此，有必要研发对SnS₂光催化剂的复合改性方法，从而有效抑制其光生电荷的复合，提升其光催化效率。

聚吡咯（PPy）是一种常见的导电聚合物，具有良好的可见光吸收能力和电荷（特别是空穴）传输性能。PPy与多数半导体光催化剂材料具有匹配的能带结构，二者恰当复合后可以形成II型异质结。因此，利用PPy复合改性，较大幅度地提高一些半导体光催化剂材料的可见光催化活性。制备半导体/PPy复合光催化剂的方法主要有原位化学氧化聚合法和机械混合法。其中，原位化学氧化聚合法需要使用一些氧化能力较强的氧化剂，如高锰酸钾、过二硫酸盐、三价铁的盐等，不但成本高、产生环境污染，而且容易造成半导体材料的氧化及在产品中引入杂质离子，半导体材料的氧化和杂质离子的引入常会降低产品的光催化效率。机械混合法得到的半导体/PPy复合物中，两种组元材料的接触不充分，且不能形成紧密牢固的异质结界面，导致PPy和半导体之间不能进行高效的电荷转移，从而不能有效提高其光生电荷分离和光催化效率。