[发明专利]一种羟基锡酸铁/石墨烯复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于无机催化材料领域，具体涉及一种羟基锡酸铁/石墨烯复合光催化剂及其制备方法。本发明先制备出氧化石墨和羟基锡酸铁粉末，再配制成溶液，混合搅拌后转移到反应釜中在高温箱式炉中反应5~8h，此过程中氧化石墨被还原成石墨烯，并与FeSnO(OH)₅复合，离心洗涤后，烘干、研磨，制备得到FeSnO(OH)₅/石墨烯复合光催化剂。本发明的优点在于：制备的成本低，制备工艺简单，FeSnO(OH)₅负载在石墨烯上粒径分布均匀，在20nm‑40nm范围，所制得的FeSnO(OH)₅/石墨烯复合材料作为光催化剂，吸收光的波段宽，对可见光的利用率大，光催化反应中电子‑空穴对复合的概率低，光催化活性高。

技术领域

本发明属于无机催化材料领域，具体涉及一种羟基锡酸铁/石墨烯复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着工业化的进程推进和科技的进步，社会经济发展迅速，人们的生活水平显著提高，但是随之而来的能源和环境问题日益显著。为了解决这两大难题，一方面，人类应当注意节约能源、保护环境，另一方面，积极研究寻找出新的清洁能源也是一个重要环节。地球上有着丰富的太阳能资源，采用光催化技术不仅可以将绿色、充足、环保的太阳能转化为电能和化学能，还可以直接用于降解污染物。因此，光催化技术是解决当前社会能源短缺和环境污染问题的理想途径。光催化是当今化学、材料和环境领域的研究热点，其应用范围广泛，如污水处理、空气净化、太阳能利用、抗菌和自清洁功能等。目前，常用的光催化剂为TiO₂和ZnO等这些一元氧化物和多种复合型氧化物，但这些光催化剂有着一些相同的缺陷，主要是光生电子-空穴对复合概率高和对光的利用效率太低等。

石墨烯是指紧密排列成二维蜂巢状晶体点阵的单层碳原子。2004年，曼彻斯特大学的两位研究者Andre Geim和Kostya Novoselov等成功地从石墨中分离出石墨烯。石墨烯是一种具有巨大的比表面积、优异的导电性能和力学性能的纳米材料，在室温下具有较高的电子迁移率。

而羟基锡酸盐材料属于钙钛矿结构，结构稳定，具有较高的禁带宽度与吸附能力，光催化有机物降解以及杀菌方面都体现了重要的应用前景。羟基锡酸盐作为一种禁带宽度较大的半导体材料，光照后，其产生的光生电子-空穴对的氧化还原电势也较大。同时，属于羟基化合物的FeSnO(OH)₅、ZnSn(OH)₆的表面分布有许多的羟基自由基，使得这类化合物的载流子迁移速率较大。因而，这些优异的性质决定了羟基锡酸盐在光催化方面有着非常重要的应用前景。

CN103599769A公开的是先在高温反应釜中合成羟基锡酸盐，然后再在用紫外光辅助还原制得ZnSn(OH)₆纳米立方颗粒/石墨烯三明治结构复合材料，并且需要在惰性气体保护下完成。而本发明先是无需高温反应制得羟基锡酸铁，然后利用水热法制备FeSnO(OH)₅/石墨烯复合光催化剂，本发明制备复合催化剂的工艺更简单，设备要求低，制备效率更高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种羟基锡酸铁/石墨烯复合光催化剂及其制备方法。本发明制得的FeSnO(OH)₅/石墨烯复合材料作为光催化剂，吸收光的波段宽，对可见光的利用率大，光催化反应中电子-空穴对复合的概率低，光催化活性高，催化效率高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种羟基锡酸铁/石墨烯复合光催化剂：首先制备出氧化石墨和羟基锡酸铁粉末，再配制成溶液，混合搅拌后转移到反应釜中在高温箱式炉中反应5~8h，此过程中氧化石墨被还原成石墨烯，并与FeSnO(OH)₅复合，将反应得到的溶液离心洗涤后，再经烘干、研磨，制备得到FeSnO(OH)₅/石墨烯复合光催化剂。

一种制备如上所述的羟基锡酸盐/石墨烯复合光催化剂的方法，包括以下步骤：