[发明专利]一种SnS2

说明书

本发明公开了一种SnS₂量子点/Sn₃O₄纳米片复合催化剂的制备方法和应用。首先通过液相剥离法将Sn₃O₄纳米花剥离成Sn₃O₄纳米片的分散液，然后配制SnS₂前驱液，接着将Sn₃O₄纳米片的分散液滴加至SnS₂前驱液中，通过原位水热生长法获得SnS₂量子点/Sn₃O₄纳米片复合结构材料，并将其用作在可见光下去除水体中的有害MO染料和有毒有害的重金属Cr(VI)离子的光催化剂。本发明将SnS₂量子点生长在Sn₃O₄纳米片上，可以实现SnS₂量子点在Sn₃O₄纳米片表面均匀负载，形成紧密的接触界面提升光生电荷的分离，减少SnS₂量子点的团聚，增加复合结构的比表面积和活性位点；同时还能利用两者间的协同效应，提升光吸收性能，从而大大提升SnS₂量子点/Sn₃O₄纳米片复合结构材料的光催化活性，具有很大的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于水体环境保护领域，涉及一种用于水体环境保护的无机纳米复合催化剂的制备，特别涉及一种SnS₂量子点/Sn₃O₄纳米片复合催化剂的制备方法和应用。

发明背景

随着工业的不断发展和扩张，由其所带来的水体污染问题也越来越严重，大量的污染物，如有机染料、重金属离子、抗生素等在水体环境中不断地被检出，严重威胁着水生动植物和人类的健康，因此，如何高效绿色去除水体污染物是获得清山绿水和人类可持续发展的关键问题。光催化氧化还原技术是一种绿色环保且最具应用前景的水体污染物的去除技术，在光催化过程中，光催化材料吸收太阳光激发产生活性物质氧化还原水体污染物，使其矿化成无毒无害的水分子。因此，高效的催化材料的设计和应用是推广光催化技术工业化的关键因素。

Sn₃O₄，一种由Sn和O交替原子层堆积组成的n型半导体, 具有Sn²⁺和Sn⁴⁺价态的非化学计量比的化合物，其晶体结构中具有大量的氧空位，从而拥有一些独特的物理和化学性质；此外，Sn₃O₄对环境无毒、来源丰富、带隙窄、带边位置合适等优点，是一种理想的可见光驱动的光催化材料。然而，单一Sn₃O₄催化材料中，光量子产率低及光生载流子复合率高等问题严重影响其光催化活性。研究发现，采用贵金属表面沉积、离子掺杂以及与其它半导体材料复合构建复合结构等手段对Sn₃O₄进行改性，可以有效提升其光催化活性。其中，与其其它半导体材料复合构建复合结构不仅可以拓宽光催化材料的光响应范围，提高太阳能的利用率，此外，复合结构形成的有效的界面结合可以有效实现光生电子对的分离，大大提升光催活性。因而，相对于其它的改性手段，构建复合结构材料是一种更加有效和经济的方法，然而，选用合适的带隙位置的半导体与Sn₃O₄复合，并且构建出紧密接触的界面是获得高效光催化活性体系的关键。

SnS₂量子点，不仅具有SnS₂材料本身的优势，如制备原料丰富、无毒环保、带隙相对较窄及可控的化学稳定性，此外，它还具有量子点独特的性能，如量子尺寸效应、比表面积大等优势，可以显著提高光化学反应中光激发电子和空穴的表面振幅和光响应能力，受到了科研工作者的极大关注。然而，量子点材料尺寸较小易团聚及其内在的光生载流分离效率低等问题都是影响其工业化应用的重要因素。

发明内容