纳米SnO2、复合TiO2/SnO2光催化剂的制备及表征

摘要

TiO2是当前最具应用前景的环境友好光催化剂之一,拓展其光吸收范围以及提高其光催化量子效率是当前提高TiO2光催化性能的主要课题。提高TiO2光催化量子效率的方法之一是通过将TiO2与导带、价带能级相匹配的氧化物复合制备成复合氧化物,例如复合TiO2/SnO2。本文以水热法制备纳米SnO2,溶胶-水热法制备纳米TiO2和复合TiO2/SnO2。通过XRD、SEM和TEM等手段对样品的结构和形貌进行表征,并以光催化氧化气相甲苯生成CO2和H2O作为探针反应,以评价不同TNB浓度所制备的TiO2/SnO2光催化性能。得到如下结论:
　　 1.以丙酮为分散剂,并且加入0.2mol,在150℃水热温度下水热反应16h可得到尺寸在1-2μm的金红石型的球形SnO2颗粒。经过400℃焙烧的SnO2颗粒表面更加光滑,尺寸分布更加均匀。
　　 2.以丙酮制备SnO2为参考,研究丙酮在反应中的作用和机理,结果表明:在水热的高温高压环境及SnO2存在条件下,起分散剂作用的是由丙酮生成主要反应物一金刚烷二醇。其后,以金刚烷二醇为分散剂制备得到了分散均匀、球形规则的尺寸在1μm的金红石型的SnO2粉体。
　　 3.以溶胶-水热法制备复合TiO2/SnO2光催化剂,考察了固体颗粒SnO2的加入对TiO2异相成核的影响。结果表明,固体颗粒SnO2的加入降低了溶液的成核势能;且随着TNB浓度的增加,溶液中有越来越多的不规则TiO2颗粒沉积包围在球形SnO2的表面;TNB浓度增加到临界成核浓度50倍时制得的TiO2/SnO2光催化性能最好,和商用P25降解甲苯的结果比较,光催化活性提高了42.72％。