[发明专利]一种基于TiO2

说明书

本发明公开了一种基于TiOsubgt;2/subgt;纳米管的Snsubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;‑Ag‑Agsubgt;2/subgt;O光电材料及其制备方法，属于光电材料技术领域，本发明采用水热Snsubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;‑Ag‑Agsubgt;2/subgt;O纳米粒子在TiOsubgt;2/subgt;纳米管阵列上的方法构建了间接Z型异质结，该材料表现出高光催化染料降解和分解水制氢活性。制备的样品在有机染料降解和Cr(VI)的去除中显示了强光催化能力和稳定性，可见光驱动的光催化制氢速率达到55.79μmol·cmsupgt;‑2/supgt;·hsupgt;‑1/supgt;。光电催化数据和电子自旋共振(ESR)信号结果表明，复合光电极形成间接Z‑型电子转移路径，为制备高性能光学和光催化性能的复合光电极材料提供了指导。Z型异质结结构将在光催化剂的设计和应用中表现出广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体地，涉及一种基于TiO₂纳米管的Sn₃O₄-Ag-Ag₂O光电材料及其制备方法。

背景技术

快速发展的印染行业造成了世界性的环境问题，每年数万吨的废水排放对水环境、生态环境和人类健康造成了严重威胁。然而，传统的处理方式如吸附、沉淀、反渗透等无法破坏偶氮染料的高稳定性和毒性，因此迫切需要新的、有效的染色废水处理技术。光催化技术由于具有毒性低、成本低、条件温和、效率高、应用范围广等优点，已成为具有吸引力的高效分解有机染料的方法。近年来，光催化和光电催化技术得到了广泛的研究，特别是TiO₂纳米管阵列(TiO₂ NTs)对染料光降解表现出令人满意的结果。Erusappan教授报道了TiO₂对合成染料降解的高光催化效率(近100％)，Macak小组也研究了TiO₂ NTs的高光催化活性和稳定性。为了进一步扩大可见光吸收和提高太阳能反应，在TiO₂ NTs上合成了窄带隙的半导体，以同时实现有效的可见光吸收和光电子转移。Sn₃O₄是一种重要的半导体，其带隙为～2.8eV，其光催化能力被许多科学家广泛证实。Sn₃O₄/TiO₂ NTs异质结的光催化活性由于光生电荷载体的氧化还原性减弱而受到部分限制，因此传统Sn₃O₄/TiO₂ NTs光催化剂的光催化性能较低，因此很少被研究。然而，最近报道的Z型异质结可以通过具有弱氧化还原能力的电荷载流子的重组来保持光电子和空穴的原始氧化还原活性。Z型异质结的构建和形成需要具有类似功函数的电子/空穴的重组。BiVO₄@Sn₃O₄，NaNbO₃-Au-Sn₃O₄，C₃N₄-Sn₃O₄具有Z型异质结的光催化剂证实了其出色的光催化活性，并揭示了Z型异质结在光催化性能和电荷载体转移中的决定性作用。有趣的是，Ag₂O光催化剂在降解有机染料方面也表现出很高的光催化性能，其能带位置适合与Sn₃O₄形成Z型异质结。然而，关于基于Ag₂O的Z型异质结的研究还很少，因此本发明在TiO₂NTs上合成Ag₂O/Sn₃O₄Z型异质结，以提高对染色废水的光催化应用。

发明内容