專利名稱：納米ZnO－SnO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法。
兩種不同禁帶寬度半導(dǎo)體的復(fù)合能增強電荷分離，抑制電子-空穴的復(fù)合和擴展光致激發(fā)波長范圍，從而顯示出了比單一半導(dǎo)體更好的穩(wěn)定性和光催化活性。
納米光催化劑能夠使得光生載流子從體內(nèi)擴散到表面所需時間變短，減少了光生載流子的體相復(fù)合，并且比表面積增大，增強了催化劑吸附污染物的能力，因而提高光催化降解污染物的效率。納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法首次是由本課題組的Wang C，Zhao J C和Wang X M 2002年建立的(Wang C，Zhao J C，Wang X M，et al.Preparation，characterization and photocatalytic activity of nano-sized ZnO-SnO2coupled photocatalysts.Appl.Catal.，BEnviron，2002，39269)，所使用的沉淀劑是NaOH，得到了較好的光催化活性。但用NaOH作為沉淀劑時，溶液中的大量Cl-和SO42-要通過很長的一段時間洗滌才能完全除去，否則催化劑中含有的大量離子會大大影響其催化性能。因此以上方法雖然簡單，但是卻比較費時。
本發(fā)明采用氨水作為制備納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑的沉淀劑，加入的氨水可以和其它溶液中的陰離子如Cl-和SO42-以結(jié)合態(tài)的形式形成NH4C1或者(NH4)2SO4，這些胺鹽在催化劑燒結(jié)的過程中就會分解以氣體形式逸出催化劑，并能得到比采用NaOH為沉淀劑時更小的納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑，從而實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的技術(shù)特征在于，按摩爾比20∶1～1∶20分別稱取水溶性鋅鹽和SnCl4·5H2O，然后按100g水溶性鋅鹽溶于100～800mL水的比例溶解，按100gSnCl4·5H2O溶于300～500mL水的比例溶解，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加NH3·H2O溶液，直到pH值為5～9，并繼續(xù)攪拌4～48小時制得凝膠，經(jīng)過減壓過濾后，在100～120℃溫度下烘12～48小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至300～900℃下煅燒1～10小時，即得到ZnO-SnO2納米粉體。
本發(fā)明最佳方法是，按摩爾比2∶1分別稱取分析純的水溶性鋅鹽和分析純的SnCl4·5H2O，然后按100g水溶性鋅鹽溶于300mL去離子水的比例溶解，按100gSnCl4·5H2O溶于400mL去離子水的比例溶解，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值為7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠，經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至350℃下煅燒2小時，即得到ZnO-SnO2納米粉體。
所述的水溶性鋅鹽是ZnSO4·7H2O或ZnSO4·H2O或ZnSO4·6H2O或ZnCl2或ZnCl2·3H2O或ZnI2或ZnI2·2H2O或ZnBr2或ZnBr2·2H2O等所有可溶于水的鋅鹽。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)操作簡單采用簡單的共沉淀法技術(shù)；(2)反應(yīng)速度快，不需要較長時間的洗滌過程；(3)能得到了比采用NaOH為沉淀劑時更小的納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑(比較結(jié)果見表1)。
表1 ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑的粒徑比較 粒徑/nm

(4)采用氨水作為沉淀劑制備的ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑，其光催化活性不但比單純的氧化物的活性高，而且比采用NaOH為沉淀劑時制備的ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑活性更高(見附

圖1)。
(5)制備出來的納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑可用于將污染物降解為無毒化合物。
實施例1按摩爾比20∶1分別稱取1437.8g分析純的ZnSO4·7H2O溶解在4000mL去離子水中，87.8g分析純的SnCl4·5H2O溶解在400mL去離子水中，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值為7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠。經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至350℃下煅燒2小時，得到比表面積17.6m2/g的ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑，對有機物的降解率為54.66％。
實施例2按摩爾比1∶20分別稱取71.89g分析純的ZnSO4·7H2O溶解在300mL去離子水中，1752.9g分析純的SnCl4·5H2O溶解在7000mL去離子水中，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠。經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至350℃下煅燒2小時，得到比表面積43.6m2/g的ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑，對有機物的降解率為21.79％。
實施例3按摩爾比2∶1分別稱取143.8g分析純的ZnSO4·7H2O溶解在400mL去離子水中，87.8g分析純的SnCl4·5H2O溶解在400mL去離子水中，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠。經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至300℃下煅燒2小時，得到ZnO為1.7nm，SnO2為0.8nm的粉體。
實施例4按摩爾比2∶1分別稱取143.8g分析純的ZnSO4·7H2O溶解在400mL去離子水中，87.8g分析純的SnCl4·5H2O溶解在400mL去離子水中，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠。經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至350℃下煅燒2小時，得到ZnO為2.1nm，SnO2為1.2nm的粉體。
實施例5按摩爾比2∶1分別稱取143.8g分析純的ZnSO4·7H2O溶解在400mL去離子水中，87.8g分析純的SnCl4·5H2O溶解在400mL去離子水中，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠。經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至350℃下煅燒10小時，得到ZnO為7.1nm，SnO2為3.2nm的粉體。
實施例6按摩爾比2∶1分別稱取143.8g分析純的ZnSO4·7H2O溶解在400mL去離子水中，87.8g分析純的SnCl4·5H2O溶解在400mL去離子水中，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠。經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至900℃下煅燒2小時，得到ZnO為95.9nm，SnO2為50.8nm，和光催化活性較弱的Zn2SnO413.6nm粉體。
實施例7按摩爾比2∶1分別稱取272.6g分析純的ZnCl2溶解在300mL去離子水中，350.5g分析純的SnCl4·5H2O溶解在1300mL去離子水中，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠。經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至350℃下煅燒2小時，得到比表面積48.2m2/g的ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑，對有機物的降解率為86.96％。
實施例8光催化實驗稱取上述實施例制得的ZnO-SnO2納米粉體0.25g加入100mL甲基橙溶液(20mg/L)中，放置暗處超聲15分鐘，再電磁攪拌30分鐘，使其充分分散，并使吸附達到平衡。將經(jīng)吸附平衡后的混合溶液傾入Pyrex玻璃反應(yīng)器中，用300W紫外線高壓汞燈(主波長為365nm)照射進行光催化降解反應(yīng)，每隔一定時間取樣測定，樣品距光源的距離為20cm。結(jié)果見上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法，其特征在于按摩爾比20∶1～1∶20分別稱取水溶性鋅鹽和SnCl4·5H2O，然后按100g水溶性鋅鹽溶于100～800mL水的比例溶解，按100gSnCl4·5H2O溶于300～500mL水的比例溶解，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加NH3·H2O溶液，直到pH值為5～9，并繼續(xù)攪拌4～48小時制得凝膠，經(jīng)過減壓過濾后，在100～120℃溫度下烘12～48小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至300～900℃下煅燒1～10小時，即得到ZnO-SnO2納米粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法，其特征在于按摩爾比2∶1分別稱取分析純的水溶性鋅鹽和分析純的SnCl4·5H2O，然后按100g水溶性鋅鹽溶于300mL去離子水的比例溶解，按100gSnCl4·5H2O溶于400mL去離子水的比例溶解，溶解后使其充分混合，在劇烈攪拌下滴加分析純的NH3·H2O溶液，直到pH值為7，并繼續(xù)攪拌12小時制得凝膠，經(jīng)過減壓過濾后，在110℃溫度下烘24小時至干得到干凝膠，充分研磨后，再在高溫箱式電阻爐中緩慢升溫至350℃下煅燒2小時，即得到ZnO-SnO2納米粉體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種納米ZnO-SnO2復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法，其特征在于所述的水溶性鋅鹽是ZnSO4·7H2O或ZnSO4·H2O或ZnSO4·6H2O或ZnCl2或ZnCl2·3H2O或ZnI2或ZnI2·2H2O或ZnBr2或ZnBr2·2H2O。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米ZnO－SnO
文檔編號B01J23/06GK1460544SQ0312666
公開日2003年12月10日 申請日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者安太成, 張茂林, 王存, 盛國英, 傅家謨 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所