一种羟基锡酸锌立方体光催化剂及其制备方法和应用技术

本申请涉及光催化材料领域，公开了一种羟基锡酸锌立方体光催化剂及其制备方法和应用。本申请光催化剂为具有氧空位和负二价硫掺杂的羟基锡酸锌。本申请羟基锡酸锌立方体光催化剂由于氧空位和硫掺杂共存，扩大了该材料的光谱响应范围，加速了光生载流子的分离和迁移速率，延长了光生载流子的寿命；同时，氧空位和负二价硫离子的存在提供了更多的活性位，有利于氧气、水和污染物小分子的吸附活化，从而有效增强了该材料的光催化氧化C7H8活性。活性。活性。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基锡酸锌立方体光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及光催化材料领域，尤其涉及一种羟基锡酸锌立方体光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]甲苯(C7H8)作为剧毒苯基VOCs的典型代表，易与大气中的氮氧化物(NO)和细颗粒物发生光化学反应，产生O3及有机气溶胶(Organic Aerosol.OA)等二次污染物，对大气环境和人体健康产生严重危害。与其它技术相比，半导体光催化技术因可以利用可再生和清洁的太阳能，在绿色温和条件下可实现C7H8的深度矿化而受到科研工作者广泛的关注。
[0003]羟基锡酸锌(ZnSn(OH)6)作为一种新型的紫外光响应的宽带隙半导体光催化剂，已经被广泛应用于能源转化、空气净化和污水处理等领域。它具有经济，安全，无毒和光电性能优异等特点，但是光谱响应范围较窄(Eg≈4.0eV)，载流子复合率高和利用率低等问题阻碍了它的利用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种羟基锡酸锌立方体光催化剂及其制备方法，使得羟基锡酸锌立方体光催化剂对于甲苯(C7H8)去除的催化活性显著提高；
[0005]本申请的另外一个目的在于提供上述光催化剂在去除甲苯或制备去除甲苯的光催化产品中的应用；
[0006]为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，作为本申请的第一方面，提供了一种羟基锡酸锌立方体光催化剂，其为具有氧空位和负二价硫掺杂的羟基锡酸锌。
[0007]可选地，所述负二价硫和羟基锡酸锌的质量比为(0.01
‑
0.1):1。
[0008]作为本申请的第二方面，提供了所述的羟基锡酸锌立方体光催化剂的制备方法，包括：
[0009]按照共沉淀法提供制备ZnSn(OH)6的原料；
[0010]负二价硫源和制备ZnSn(OH)6的原料混合后通过水热反应生成具有氧空位和负二价硫掺杂的羟基锡酸锌。
[0011]可选地，所述制备ZnSn(OH)6的原料包括Zn源原料、Sn源原料和能够提供OH
‑
的原料；所述Zn源原料包括盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或它们的水合物中的一种或两种以上，所述Sn源原料包括盐酸盐、锡酸盐、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或它们的水合物中的一种或两种以上。
[0012]进一步可选地，以Sn
4+
、Zn
2+
和OH
‑
离子物质的量计，所述Zn源原料、Sn源原料和能够提供OH
‑
的原料的摩尔比为1:1:6.9。
[0013]可选地，所述负二价硫源质量占由制备ZnSn(OH)6的原料制备的ZnSn(OH)6的质量的3
‑
15％。
[0014]进一步可选地，所述负二价硫源包括硫代乙酰胺和/或硫脲。
[0015]可选地，还包括添加甲基纤维素原料参与水热反应，所述甲基纤维素在水热反应中的工作浓度为0.1
‑
0.5g
·
L
‑1。
[0016]可选地，所述水热反应的温度为100
‑
160℃，时间为5
‑
100min。
[0017]作为本申请的第三方面，提供了所述的羟基锡酸锌立方体光催化剂或所述的制备方法制备的羟基锡酸锌立方体光催化剂在去除甲苯或制备去除甲苯的光催化产品中的应用。
[0018]本申请所述的具有氧空位和硫掺杂的ZnSn(OH)6立方体光催化剂从三个方面提高光催化氧化C7H8的活性。首先，氧空位和硫掺杂共存，缩短了带隙，拓展了光谱响应范围；其次，氧空位和负二价硫的成功引入，加速了载流子的分离和迁移速率，延长了光生载流子的寿命；最后，材料表面的氧空位和负二价硫为小分子提供了足够的活性位点，有利于小分子的吸附活化，进一步保证了光催化氧化C7H8的高效性。
附图说明
[0019]图1所示为实施例1制备工艺流程图；
[0020]图2所示为实施例1和对比例1
‑
3所制备材料的XRD衍射图谱；
[0021]图3所示为实施例1制备材料的扫描电镜图；
[0022]图4所示为实施例1与对比例1所制备材料的X射线光电子能全谱图(a)和S2p X射线光电子能谱图(b)；
[0023]图5所示为实施例1与对比例1所制备材料的电子顺磁共振图；
[0024]图6所示为实施例1和对比例1
‑
3所制备材料的光催化去除C7H8活性测试点线图；其中，纵坐标数值表示C7H8活性，活性越低代表去除率越高；
[0025]图7所示为实施例1与现有文献报道的催化材料在连续流反应器中对C7H8光催化降解性能的比较(0.1g催化剂)；其中，纵坐标表示C7H8去除率。
具体实施方式
[0026]本申请公开了一种羟基锡酸锌立方体光催化剂及其制备方法和应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本申请。本申请所述产品、工艺和应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本申请内容、精神和范围内对本文所述产品、工艺和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本申请技术。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]需要说明的是，在本文中，如若出现诸如“第一”和“第二”、“步骤1”和“步骤2”以及“(1)”和“(2)”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要
素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。同时，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]在本申请的第一个方面中，提供了一种羟基锡酸锌立方体光催化剂，其为具有氧空位和负二价硫掺杂的羟基锡酸锌。本申请根据共沉淀法选择锌源、锡源和沉淀剂(也可称矿化剂，即能够提供OH
‑
的原料)，通过添加负二价硫源进行掺杂，利用水热合成法，一步制备出含有氧空位和硫掺杂ZnSn(OH)6立方体光催化剂的方法，具备工艺简单，反应条件温和，合成周期短和适合大规模生产等特点。
[0029]在本申请某些实施方式中，所述负二价硫和羟基锡酸锌的质量比为(0.01
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羟基锡酸锌立方体光催化剂，其特征在于，其为具有氧空位和负二价硫掺杂的羟基锡酸锌。2.根据权利要求1所述的羟基锡酸锌立方体光催化剂，其特征在于，所述负二价硫和羟基锡酸锌的质量比为(0.01
‑
0.1):1。3.权利要求1所述的羟基锡酸锌立方体光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：按照共沉淀法提供制备ZnSn(OH)6的原料；负二价硫源和制备ZnSn(OH)6的原料混合后通过水热反应生成具有氧空位和负二价硫掺杂的羟基锡酸锌。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备ZnSn(OH)6的原料包括Zn源原料、Sn源原料和能够提供OH
‑
的原料；所述Zn源原料包括盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或它们的水合物中的一种或两种以上，所述Sn源原料包括盐酸盐、锡酸盐、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或它们的水合物中的一种或两种以上。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以Sn
4+
、Zn
2+
和OH
‑
离子物质的量计，所述Zn源原...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇涵，陈邦富，段有雨，欧阳平，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：