的方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及納米光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米光催化材料的制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]二硫化錫(SnS2)屬于IV: VI族二元化合物，具有0(112型的層狀結(jié)構(gòu)。硫化錫不溶于水，但是溶于熱的濃鹽酸和濃硝酸，在熱的濃鹽酸中溶解生成SnCl2。這意味著硫化錫具有弱酸性物質(zhì)的性質(zhì)。
[0003]硫化錫的晶體結(jié)構(gòu)的空間群屬于Pnma族。晶格參數(shù)分別為:a = 1.1200nm, b =0.3987nm，c = 0.4334nm，硫化錫結(jié)構(gòu)是由兩層沿著軸相互疊加在一起而形成，兩層六方密堆積的硫離子中間加入錫離子的三明治結(jié)構(gòu)(S-Sn-S)組成的，每個(gè)錫離子周圍有六個(gè)硫離子形成正八面體配位，即硫離子采取AB AB六方密堆積，而金屬錫離子置于兩層的硫離子之間，層內(nèi)為共價(jià)鍵結(jié)合，層與層之間存在弱的范德華力。每個(gè)硫原子在同一層中通過三個(gè)強(qiáng)鍵(0.2627?0.2665nm)和兩個(gè)弱鍵(0.3290nm)與相鄰的原子連接。還有一個(gè)與鄰近一層的原子連接(0.3494nm)，從而構(gòu)成一個(gè)高度扭曲的八面體結(jié)構(gòu)。
[0004]離子摻雜提高SnS2的電導(dǎo)率主要是靠電荷補(bǔ)償來完成的。在摻雜過程中，Sn4+半徑為0.069nm，熔點(diǎn)231.9°C，如果雜質(zhì)的線度小于基質(zhì)晶體的晶格常數(shù)，無論是施主或受主雜質(zhì)都可能會(huì)呈間隙式起到施主的作用。若雜質(zhì)的線度與基質(zhì)原子接近進(jìn)入晶格后可能以替位式存在。一般若摻入小于替位Sn4+時(shí)可形成負(fù)電中心，使導(dǎo)電類型呈P型；摻入大于4價(jià)的雜質(zhì)離子時(shí)會(huì)形成正電中心，導(dǎo)電類型會(huì)變成N型。
[0005]由于顆粒形貌對(duì)樣品的光催化性能也可能會(huì)造成一定的影響，顆粒越小、比表面積越大，則材料與有機(jī)染料的接觸越好，離子迀移距離也會(huì)變短，這樣更有利于材料性能的提升。另外，一維納米材料如納米棒、納米管、納米線等這些特殊的結(jié)構(gòu)在光催化性能等方面會(huì)產(chǎn)生一些新穎的特點(diǎn)。
[0006]目前所報(bào)道的通過摻雜制備納米SnS材料的方法主要為化學(xué)沉積法[Chakraborty R, Buonassisi T,Sinsermsuksakul P, et al.Antimony-Doped Tin (II)Sulfide Thin Films[J].Creative Commons Attribut1n-Noncommercial-Share Alike3.0,2012.]、噴霧熱解法[Reddy N K, Reddy K T R.SnS films for photovoltaicapplicat1ns!Physical investigat1ns on sprayed Sn x S y films[J].Physica BCondensed Matter, 2005, 368 (368):25 - 31.]，其中化學(xué)沉積法所需的原材料容易獲得，但是沉積的速率不能太高，反應(yīng)后的余氣易燃、易爆或有毒；噴霧熱解法具有制備周期短，制備薄膜質(zhì)量較好，但是設(shè)備昂貴。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種采用微波水熱法制備Zn2+摻雜SnS 2納米光催化材料Sn1 xZnxS的方法，其制備成本低、操作簡單、制備周期短，獲得的Sn1 xZnxS納米顆粒對(duì)有機(jī)染料具有優(yōu)異光催化降解性能。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種采用微波水熱法制備Zn2+摻雜SnS 2納米光催化材料Sn ! xZnxS的方法，包括以下步驟:
[0010]I)將Sn源溶于去離子水中，配制成濃度為0.5?1.2mol/L的溶液A，按nSn:nZn =16:1?20:1將鋅源加入溶液A中，攪拌至充分溶解得到溶液B，同時(shí)調(diào)節(jié)B溶液的pH為I?9，將NaS.9H20溶于去離子水中，配制成濃度為0.1?2.4mol/L的溶液C ;
[0011]2)將B、C兩種溶液按照元素摩爾比nsn:ns= (1.0?2.5): (1.0?4.3)的比例混合得到溶液D，攪拌均勻形成均勻穩(wěn)定的混合溶液E ;
[0012]3)將E溶液放入微波水熱反應(yīng)釜中，密封水熱釜，微波水熱反應(yīng)得到前驅(qū)體；
[0013]4)待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，取出前驅(qū)體，經(jīng)離心洗滌分離，然后干燥得到最終產(chǎn)物Sn1 xZnxS2納米光催化材料。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟I)中Sn源為SnCl4.5H20。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟I)中鋅源為葡萄糖酸鋅。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟I)中采用lmol/L的HCl或NH4.H2O調(diào)節(jié)B溶液的pH值。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟2)中攪拌均勻具體為在26°C下磁力攪拌5?30mino
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟3)微波水熱反應(yīng)中控制體積填充比為50%?60%，反應(yīng)溫度控制在120?200 °C，反應(yīng)時(shí)間控制在15?90min。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟4)中所述洗滌為用去離子水洗滌2?3次，再用無水乙醇洗滌2?3次分別得到黃褐色前驅(qū)體產(chǎn)物；步驟4)中所述干燥具體為60?80°C下干燥I?3h
[0020]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明采用微波水熱技術(shù)有效地結(jié)合了水熱法和微波技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以在短的時(shí)間內(nèi)制備出產(chǎn)物純度高、結(jié)晶性良好的Zn2+摻雜SnS粉體，同時(shí)，該微波水熱法制備工藝流程簡單，條件適中，不需要特殊的工藝設(shè)備，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0022]本發(fā)明制備Zn2+摻雜SnS納米顆粒光催化材料的方法，具有制備成本低、操作簡單、制備周期短的特點(diǎn)，所制備的Sn1 xZnxS納米顆粒光催化材料顆粒尺寸約為幾到幾十納米、純度高、結(jié)晶性強(qiáng)、形貌均勻，將其應(yīng)用于有機(jī)染料降解具有優(yōu)異的光催化降解性能，在汞燈照射下降解有機(jī)染料，5min內(nèi)光降解效率達(dá)到98.7%，工藝設(shè)備簡單、可行性強(qiáng)，具有很好的工業(yè)前景。
【【附圖說明】】
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例2按nSn:nZn=18:1所制備Zn 2+摻雜SnS 2納米光催化材料的SEM圖；從圖中可以看出樣品的表面是由納米顆粒組成的，顆粒的尺寸大約為幾到幾十納米;
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2按nSn:nZn=18:1所制備Zn 2+摻雜SnS 2納米光催化材料的光催化性能圖；從圖中可以看出，汞燈照射lOmin，所制備Zn2,雜SnS 2材料對(duì)有機(jī)染料的降解率達(dá)到98.9%。
【【具體實(shí)施方式】】
[0025]實(shí)施例1
[0026]I)將SnCl4.5Η20溶于去離子水中，配制成濃度為0.5mo