一种黑色二氧化锡及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新材料领域，具体涉及一种黑色二氧化锡及其制备方法。
【背景技术】
[0002]自1972年Fujishima和Honda发现受辐射的半导体金属氧化物T12表面氧化还原反应光解水以来，T12成为降解污染物前景最好的光催化材料。然而T12的禁带宽度Eg=3.2eV，相对应的吸收波长只有在小于或等于387nm的紫外光才可以激发1102导带电子和价带空穴的分离产生光催化反应。但是，紫外光在太阳能中不足5%，导致1102光催化的太阳能利用率很低，因此开发一种对可见光敏感的光催化材料极为重要。
[0003]与T12相比，金红石型SnO2是一种宽带半导体，光学带隙3.60eV，体相激子波尔半径约为1.7nm，体相材料的光学性质已受到广泛研究。由于31102具有大比表面积和高表面活性，以及特殊的晶体结构、表面特性和吸附特性，使其催化活性和选择性与传统催化剂相比表现出独特的性质。
[0004]Shek等采用真空气体凝聚法，得到粒径在6nm以下的氧化锡微粒；Zhang等将金属Sn颗粒溶解在硝酸中，加入柠檬酸作为稳定剂，合成了超细Sn02;a凤才等用硅烷偶联剂KH-570表面修饰SnO2,改善了 31102超细微晶在水中的疏水性和分散性。而对于黑色氧化锡材料目前尚未报道。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明的目的是提供一种具有良好可见光催化性能的黑色氧化锡及其制备方法，克服氧化锡材料在可见光条件下低光催化性能的缺陷。
[0006]技术方案:本发明提供了一种二氧化锡，与常规的白色二氧化锡不同，可以吸收所有的可见光，颜色呈黑色。该黑色二氧化锡具有较好的光催化性能。
[0007]本发明还公开了上述二氧化锡材料的制备方法，具体步骤为:
[0008]将四氯化锡与无水乙醇混合，配制成混合溶液；在常温下搅拌20?40min，然后加入蒸馈水，继续搅拌15?30min，升温至50?100°C，恒温搅拌，浓缩后，静置6?12h后得到溶胶；
[0009]将上述溶胶置于90?120 °C恒温干燥箱内烘干，常温静置6?20h ;
[0010]然后在队保护下于400?700°C保温3?12h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。
[0011]进一步的，所述四氯化锡与无水乙醇的摩尔比为0.0017?0.0034:1。
[0012]所述的浓缩终点为，浓缩至原混合液体积的1/4?2/3。优选浓缩至原混合液体积的 1/3。
[0013]所述蒸馏水的加入体积为混合溶液的I?10倍。优选蒸馏水的加入体积为混合溶液的3倍。
[0014]更进一步的，本发明所述的制备方法按如下步骤进行:
[0015]将四氯化锡与无水乙醇混合，配制成混合溶液；在常温下搅拌20?40min，然后加入蒸馈水，继续搅拌15?30min，升温至50?100°C，恒温搅拌，浓缩后，静置6?12h后得到溶胶；将上述溶胶置于90-120°C恒温干燥箱内烘干，常温静置6?20h ;
[0016]然后在队保护下于450?650°C保温2?6h后(优选600°C下保护5h)，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。
[0017]有益效果:本发明制得的黑色氧化锡与白色氧化锡材料相比，黑色氧化锡的光催化性能更优。此外，本发明所提供的制备方法，工艺设备简单，操作可行性高。
【附图说明】
[0018]图1经450°C热处理、保温5h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
[0019]图2经600°C热处理、保温5h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
[0020]图3经650°C热处理、保温5h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
[0021]图4经600°C热处理、保温2h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
[0022]图5经600°C热处理、保温4h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
[0023]图6经600°C热处理、保温6h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
[0024]图7经不同温度热处理、保温5h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
[0025]图8经600°C热处理、不同保温时间制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图。
【具体实施方式】
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[0026]本发明制备黑色氧化锡材料的方法，具体包含以下步骤:
[0027]步骤I)将20g四氯化锡对应10ml?500ml无水乙醇配制成溶液；
[0028]步骤2)将其放置在磁力搅拌器上常温搅拌30min，随后按每10ml的混合液对应100?100ml加入适量的蒸馈水，在常温下搅拌15?30min ；
[0029]步骤3)随后升温至50?100°C，并在该温度条件下恒温搅拌至原混合液体积的1/4?2/3，搁置6?12h后得到溶胶，置于90?120°C恒温干燥箱内烘干，常温静置6?20h ；
[0030]步骤4)在队保护下于400?700°C保温3?12h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。
[0031]以下给出本发明的几个较典型的实施方案，以此对本发明做进一步说明，并非对本发明保护范围的限制:
[0032]实施例1
[0033]步骤I)将20g四氯化锡对应10ml无水乙醇配制成溶液；
[0034]步骤2)将其放置在磁力搅拌器上常温搅拌30min，随后向混合液中加入蒸馏水，其中蒸馏水和混合液体积比为1:3，常温搅拌20min ;
[0035]步骤3)随后升温至70°C，并在70°C恒温下搅拌至原混合液体积的1/4，搁置6h后得到溶胶，置于90°C恒温干燥箱内烘干，常温静置Sh ;
[0036]步骤4)在队保护下于450°C保温2h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。
[0037]实施例2
[0038]步骤I)将20g四氯化锡对应300ml无水乙醇配制成溶液；
[0039]步骤2)将其放置在磁力搅拌器上常温搅拌30min，随后向混合液中加入蒸馏水，其中蒸馏水和混合液体积比为1: 1，常温搅拌20min ;
[0040]步骤3)随后升温至70°C，并在70°C恒温下搅拌至原混合液体积的1/3，搁置1h后得到溶胶，置于120°C恒温干燥箱内烘干，常温静置Sh ;
[0041]步骤4)在队保护下于650°C保温6h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。
[0042]实施例3
[0043]步骤I)将20g四氯化锡对应150ml无水乙醇配制成溶液；
[0044]步骤2)将其放置在磁力搅拌器上常温搅拌30min，随后向混合液中加入蒸馏水，其中蒸馏水和混合液体积比为1:2，常温搅拌20min ;
[0045]步骤3)随后升温至70°C，并在70°C恒温下搅拌至原混合液体积的1/3，搁置9h后得到溶胶，置于90°C恒温干燥箱内烘干，常温静置9h ;
[0046]步骤4)在队保护下于450°C保温5h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料，作为样品I。
[0047]将0.1Og样品I和0.1Og白色氧化锡分别在可见光条件下催化降解浓度为1mg/L的亚甲基蓝溶液90mL。其结果如图1所示。
[0048]实施例4
[0049]步骤I?3与实施例3相同。
[0050]步骤4)在队保护下于600°C保温5h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料，作为样品2。
[0051]将0.1Og样品2和0.1Og白色氧化锡分别在可见光条件下催化降解浓度为1mg/L的亚甲基蓝溶液90mL。其结果如图2所示。
[0052]实施例5
[0053]步骤I?3与实施例3相同。
[0054]步骤4)在队保护下于650°C保温5h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料，作为样品3。
[0055]将0.1Og样品3和0.1Og白色氧化锡分别在可见光条件下催化降解浓度为1mg/L的亚甲基蓝溶液90mL。其结果如图3所示。
[0056]结合实施例3?5及图7 (经不同温度热处理、保温5h制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图)可以看出，同样保温5h的条件下，温度选择60(TC，优于其他温度。
[0057]实施例6
[0058]步骤I?3与实施例3相同。
[0059]步骤4)在队保护下于600°C保温2h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料，作为样品4。
[0060]将0.1Og样品4和0.1Og白色氧化锡分别在可见光条件下催化降解浓度为1mg/L的亚甲基蓝溶液90mL。其结果如图4所示。
[0061]实施例7
[0062]步骤I?3与实施例3相同。
[0063]步骤4)在队保护下于600°C保温4h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料，作为样品5。
[0064]将0.1Og样品5和0.1Og白色氧化锡分别在可见光条件下催化降解浓度为1mg/L的亚甲基蓝溶液90mL。其结果如图5所示。
[0065]实施例8
[0066]步骤I?3与实施例3相同。
[0067]步骤4)在队保护下于600°C保温6h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料，作为样品6。
[0068]将0.1Og样品6和0.1Og白色氧化锡分别在可见光条件下催化降解浓度为1mg/L的亚甲基蓝溶液90mL。其结果如图6所示。
[0069]结合实施例6?8及图8(经600°C热处理、不同保温时间制备的黑色氧化锡材料和白色氧化锡的可见光催化降解亚甲基蓝对比图)可以看出，同样温度600°C的条件下，保温时间选择5h，优于其他时间。
[0070]终上，可以看出，本发明所制备的黑色氧化锡材料在可见光照射下70min对降解亚甲基蓝溶液有较好的效果，降解效率明显优于白色氧化锡。
【主权项】
1.一种二氧化锡，其特征在于所述的二氧化锡可以吸收所有的可见光，呈黑色。2.一种二氧化锡的制备方法，其特征在于按如下步骤进行: 将四氯化锡与无水乙醇混合，配制成混合溶液；在常温下搅拌20?40min，然后加入蒸馏水，继续搅拌15?30min，升温至50?100°C，恒温搅拌，浓缩后，静置6?12h后得到溶胶； 将上述溶胶置于90?120°C恒温干燥箱内烘干，常温静置6?20h ; 然后在队保护下于400?700°C保温3?12h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述四氯化锡与无水乙醇的摩尔比为0.0017 ?0.0034:1。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的浓缩终点为，浓缩至原混合液体积的1/4?2/3。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述蒸馏水的加入体积为混合溶液的I?10倍。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于按如下步骤进行 将四氯化锡与无水乙醇混合，配制成混合溶液； 在常温下搅拌20?40min，然后加入蒸馈水，继续搅拌15?30min，升温至50?100°C，恒温搅拌，浓缩后，静置6?12h后得到溶胶；将上述溶胶置于90-120°C恒温干燥箱内烘干，常温静置6?20h ； 然后在队保护下于450?650°C保温2?6h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。
【专利摘要】本发明公开了一种二氧化锡，与常规的白色二氧化锡不同，颜色呈黑色，具有较好的光催化性能。并公开了该材料的制备方法：将四氯化锡与无水乙醇混合，配制成混合溶液；在常温下搅拌20～40min，然后加入蒸馏水，继续搅拌15～30min，升温至50～100℃，恒温搅拌，浓缩后，静置6～12h后得到溶胶；将上述溶胶置于90～120℃恒温干燥箱内烘干，常温静置6～20h；然后在N2保护下于400～700℃保温3～12h后，随炉冷却至室温，获得黑色氧化锡材料。本发明所提供的制备方法，工艺设备简单，操作可行性高。
【IPC分类】B01J23/14, C01G19/02
【公开号】CN105000592
【申请号】CN201510378983
【发明人】侯贵华, 刘媛, 薛广钊, 张勤芳, 崔恩田, 董鹏玉, 邓育新, 蒋伟丽
【申请人】盐城工学院
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月1日