一種二硫化錫超薄納米片光催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)楣獯呋⒐怆娀瘜W(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及二硫化錫超薄納米片光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化物半導(dǎo)體中，51^2具有合適的禁帶寬度，是受關(guān)注的可見(jiàn)光催化劑之一。由于其禁帶較窄，以及量子效率高等特點(diǎn)，這類材料在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化，氣體傳感器，光電化學(xué)，電化學(xué)和光催化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。二硫化錫在酸性和中性水溶液中具有良好的穩(wěn)定性，在空氣中具有一定的熱穩(wěn)定性和抗氧化性，因此是一種具有廣闊前景的可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑。此外，大量研宄表明，將SnS2作為一種可見(jiàn)光光催化劑材料可以有效地降解含Cr6+和模擬有機(jī)污染物一羅丹明B、甲基橙、甲酸等染料廢水。然而，SnS2的實(shí)際應(yīng)用與它的晶相、形態(tài)、尺寸、形貌、晶體缺陷以及表面性能息息相關(guān)，而這些性能又主要取決于SnSj9制備方法及制備條件。迄今為止，為了得到具有不同特殊形貌、性能的SnS2m米材料，研宄人員將大量的工作都投入到研宄SnS2納米材料的合成方法上，期許能夠獲得更多潛在的新應(yīng)用。
[0003]到目前為止，已經(jīng)得到報(bào)道的SnS2形貌多種多樣，包括納米顆粒、納米板、納米管以及薄膜等。而層狀結(jié)構(gòu)的SnS2在吸附、催化、傳導(dǎo)等方面有更重要的研宄意義，從而開(kāi)發(fā)出層狀薄片甚至是單層的SnS2材料，希望其突出的性能可以在光催化領(lǐng)域有實(shí)際的應(yīng)用，有效解決現(xiàn)在社會(huì)環(huán)境污染問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種二硫化錫超薄納米片光催化劑的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)便、條件溫和、產(chǎn)率高，所制備的31^2超薄納米片具有很高的光催化活性。
[0005]具體步驟為:
(I)將0.1-10 mmol四氯化錫和0.2-20 mmol硫源加入到30mL的有機(jī)單胺溶劑中，四氯化錫:硫源摩爾比為1:2，混合均勻后加入到容積為50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，110~180°C條件下反應(yīng)0.5~5天，自然冷卻至室溫后分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇各離心清洗2~3次，60°C真空干燥，得到有機(jī)單胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物。
[0006](2)將步驟(I)合成的有機(jī)單胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物加入到0.5~3mol/L硝酸溶液中，0~60°C下超聲I小時(shí)，攪拌繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)后，得到了黃色SnS2溶液，3~5次離心清洗掉硝酸溶液后，將沉淀分散在無(wú)水乙醇中形成穩(wěn)定的黃色溶膠，得到二硫化錫超薄納米片光催化劑。
[0007]所述有機(jī)單胺為正丙胺(pra)、正丁胺(ba)、正己胺(ha)、正辛胺(oa)和十二胺(dda)中的一種。
[0008]所述硫源為硫代乙酰胺(TAA )、硫粉、硫化鈉、硫化鉀、硫化銨、硫脲和硫代硫酸鈉中的一種。
[0009]所述化學(xué)試劑純度均為化學(xué)純以上純度。
[0010]本發(fā)明合成的SnS2超薄納米片大小約為500nm，厚度為l_4nm的層狀薄片，且其禁帶寬度在2-2.35eV之間，對(duì)可見(jiàn)光有一定的吸收。層狀的SnS2超薄納米片在光照條件下能夠產(chǎn)生快速的光電流響應(yīng)，具有高效的光催化性能。因此，SnS2作為一種可見(jiàn)光響應(yīng)材料，在環(huán)境污染如降解染料、光催化處理污水，太陽(yáng)能電池等方面具有很大的應(yīng)用潛能。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的正丙胺插層SnS2雜化物、超薄SnS 2納米片的XRD圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備超薄SnS2納米片的原子力顯微鏡圖。
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的正丙胺插層SnS2雜化物、超薄SnS2納米片的紫外-可見(jiàn)光漫反射吸收光譜圖。
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的正丙胺插層SnS2雜化物、超薄SnS 2納米片的光電化學(xué)性能對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
(I)將2 mmol無(wú)水四氯化錫和4 mmol硫代乙酰胺加入到30mL的正丙胺中，混合均勾后加入到容積為50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，120°C條件下反應(yīng)5天；冷卻至室溫后分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇各離心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到正丙胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物。
[0016](2)將步驟(I)合成的正丙胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物加入到3mol/L硝酸溶液中，室溫下超聲I小時(shí)，攪拌繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，蒸餾水2次離心清洗掉硝酸后，分散在無(wú)水乙醇中形成穩(wěn)定的黃色溶膠，即二硫化錫超薄納米片光催化劑。
[0017]所制備的二硫化錫超薄納米片光催化劑，通過(guò)旋涂法在ITO表面做成光電極，制備電極作為工作電極(面積為Icm2)，輔助電極為鉑電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，0.5mol/L Na2SO4為支持電解質(zhì)溶液，在太陽(yáng)光模擬器(一個(gè)太陽(yáng)的光強(qiáng))下測(cè)試光電化學(xué)性能，從圖4可以看出SnS2超薄納米片的光電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正丙胺插層SnS 2塊體的光電流。
[0018]實(shí)施例2:
(I)將I mmol無(wú)水四氯化錫和2 mmol硫粉加入到30mL的十二胺中，混合均勾后加入到容積為50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，160°C條件下反應(yīng)I天；冷卻至室溫后分別用蒸餾水和乙醇離心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到十二胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物。
[0019](2)將步驟(I)合成的十二胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物加入到3mol/L硝酸溶液中，50°C下超聲I小時(shí)后攪拌繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，用蒸餾水離心清洗掉硝酸后，分散在無(wú)水乙醇中形成穩(wěn)定的黃色溶膠，即二硫化錫超薄納米片光催化劑。
[0020]實(shí)施例3:
(I)將I mmol無(wú)水四氯化錫和2 mmol硫化錢加入到30mL的正丁胺中，混合均勾后加入到容積為50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，140°C條件下反應(yīng)2天。冷卻至室溫后分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇各離心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到正丁胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物。
[0021](2)將步驟(I)合成的正丁胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物加入到3mol/L硝酸溶液中，(TC下超聲I小時(shí)后攪拌繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，用蒸餾水離心清洗掉硝酸后，分散在無(wú)水乙醇中形成穩(wěn)定的黃色溶膠，即二硫化錫超薄納米片光催化劑。
[0022]實(shí)施例4:
(I)將5 mmol無(wú)水四氯化錫和10 mmol硫脲加入到30mL的正辛胺中，混合均勾后加入到容積為50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，160°C條件下反應(yīng)2天。冷卻至室溫后分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇各離心清洗2遍，60°C下真空干燥，得到正辛胺插層的31^2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物。
[0023](2)將步驟(I)合成的正辛胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物加入到3mol/L硝酸溶液中，(TC下超聲I小時(shí)后攪拌繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，用蒸餾水離心清洗掉硝酸后，分散在無(wú)水乙醇中形成穩(wěn)定的黃色溶膠，即二硫化錫超薄納米片光催化劑。
[0024]以上實(shí)施例所述化學(xué)試劑純度均為化學(xué)純。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二硫化錫超薄納米片光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)將0.1-10 mmol四氯化錫和0.2-20 mmol硫源加入到30mL的有機(jī)單胺溶劑中，四氯化錫:硫源摩爾比為1:2，混合均勻后加入到容積為50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，110~180°C條件下反應(yīng)0.5~5天，自然冷卻至室溫后分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇各離心清洗2~3次，60°C真空干燥，得到有機(jī)單胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物； (2)將步驟(I)合成的有機(jī)單胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物加入到0.5~3mol/L硝酸溶液中，0~60°C下超聲I小時(shí)，攪拌繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)后，得到了黃色SnS2溶液，3~5次離心清洗掉硝酸溶液后，將沉淀分散在無(wú)水乙醇中形成穩(wěn)定的黃色溶膠，得到二硫化錫超薄納米片光催化劑； 所述有機(jī)單胺為正丙胺、正丁胺、正己胺、正辛胺和十二胺中的一種； 所述硫源為硫代乙酰胺、硫粉、硫化鈉、硫化鉀、硫化銨、硫脲和硫代硫酸鈉中的一種； 所述化學(xué)試劑純度均為化學(xué)純以上純度。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種二硫化錫超薄納米片光催化劑的制備方法。采用溶劑熱反應(yīng)合成有機(jī)單胺插層的SnS2，將0.1~10mmol四氯化錫和0.2~20mmol硫源加入到30mL的有機(jī)單胺溶劑中，四氯化錫和硫源摩爾比為1：2，混合均勻后加入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，110~180℃下反應(yīng)0.5~5天，得到有機(jī)單胺插層的SnS2有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化物。再將雜化物加入到0.5~3mol/L硝酸溶液中，通過(guò)離子交換進(jìn)行剝離，最后得到SnS2超薄納米片。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、條件溫和、產(chǎn)率高，所制備的SnS2超薄納米片具有很高的光催化活性。
【IPC分類】B01J27-04, C01G19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104874408
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510329136
【發(fā)明人】劉勇平, 呂慧丹, 王吉祥, 郭倩倩
【申請(qǐng)人】桂林理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月15日