SnO2/ZnO的合成及光催化性能文献综述

 2021-09-27 00:10:25

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1纳米复合材料概述

1.1纳米材料的定义及分类

纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或者由该尺度范围的物质为基本结构单元所构成的材料的总称。纳米材料因具有量子尺寸效应,表面效应和宏观隧道效应等,因而在光、电、热、磁等方面具有很多的特殊性能并得到了广泛研发。氧化锡(SnO2)是一种典型的缺氧n型宽禁带半导体,在300K时其能隙宽度约为3.6-4.0eV[1]。纳米SnO2作为一种新型功能纳米材料,其空间结构特性、气敏性[2-6]、光敏性、催化性[1,7,8]等在光电等许多领域都有极好的优越性,并兼具透明导电的特性,因此在气敏探测器、电极材料、以及太阳能电池等方面得到了广泛的应用[9,10],引起了广大研究者对氧化锡研究的广泛兴趣。

1.2纳米复合材料制备现状

作为一种先进的物理化学过程,半导体光催化作用被广泛用来解决环境问题[11]。然而,半导体中光生电子-空穴的极易复合大大降低了光催化效率并阻碍了光催化技术在水和空气中降解污染物等方面的实际应用[12]。因此,多相催化作用的一个极大挑战是增加光催化剂的电荷载流子的分离效率[13]。不同半导体氧化物的复合在原理上是拓宽其光吸收范围、提高光生电荷(e--h )的分离,进而对提高其催化活性是有用的[14]。因此,半导体的复合是提高催化反应量子效率的有效途径之一。为此,国内外研究者进行了大量半导体复合材料的制备及其光催化性能的研究。

半导体复合光催化剂最常见的制备方法有:共沉淀法[11-13]、溶剂热法[14,15]、溶胶-凝胶法[16,17]等。Xia等[11]利用简单共沉淀法制备CuO-SnO2复合材料,在氙灯条件下研究了煅烧温度、Cu和Sn的物质的量比对复合材料光催化性能的影响,结果表明:在n(Cu)∶n(Sn)=1∶1,500℃煅烧3h下制得的CuO-SnO2复合材料比P25具有较高的催化活性,达94.5%,并且认为良好的结晶性能和高的表面积是其具有高催化性能的主要原因。Zhang等[12]在乙酸乙酯存在的条件下,利用共沉淀法制备了Zn2 和Sn4 物质的量比为1∶1的ZnO-SnO2复合纳米材料,研究结果表明:在紫外光激发下,ZnO-SnO2复合纳米材料的光催化活性均高于纯ZnO和SnO2的,煅烧温度是通过影响材料的尺寸来影响其光催化性能。Zheng等[14]利用两步溶剂热法合成了Zn2 和Sn4 物质的量比为1∶1、光催化活性显著高于纯ZnO和SnO2的非核壳结构SnO2/ZnO材料。Peng等[15]利用溶剂热法制备SnO2/TiO2纳米管复合材料,催化性能的研究发现SnO2含量为5wt%的SnO2/TiO2具有最好的紫外光催化活性。Robert等[16]利用溶胶-凝胶法制备了CdS/TiO2,在紫外、可见光下对其催化性能的研究发现,可见光下的催化活性高于紫外光下的催化活性。

1.3纳米材料的表征方法

纳米材料的分析表征一般包括其的成分分析、结构分析、粒度分析、形貌分析和物理化学性能分析。例如X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、电子能谱、透射电镜、扫描电镜、场发射电镜等用来表征粒子表观性能,紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)用来测试其光催化性能。

2光催化性能研究

2.1光催化简介

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