[发明专利]一种钛酸锶/铌酸锡复合纳米材料的制备方法

说明书

本发明针对单一钛酸锶纳米颗粒可见光催化效率低的问题,提供了一种钛酸锶/铌酸锡复合纳米材料的制备方法。分别称取SnNb₂O₆、SrTiO₃粉体溶于无水乙醇中，超声分散，再将SrTiO₃溶液逐滴加入SnNb₂O₆溶液中，磁力搅拌，将溶液转移至内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，放入烘箱中，水热反应，待自然冷却至室温后，离心出浅黄色颗粒，水洗和醇洗后离心，烘干得到所述SrTiO₃/SnNb₂O₆复合材料；颗粒状的SrTiO₃分散在SNO纳米片上。制备工艺简单，制备的钛酸锶/铌酸锡复合纳米材料具有良好的光催化制氢活性。

技术领域

本发明针对单一钛酸锶纳米颗粒可见光催化效率低的问题,提供了一种简单的钛酸锶/铌酸锡复合纳米材料的制备方法，主要用于光催化分解水产氢的技术中,属于复合材料技术领域和清洁能源领域。

背景技术

太阳能作为一种廉价可再生的清洁能源，利用太阳能驱动半导体光催化剂制氢，已经受到人们广泛的关注；在过去几十年的发展中，大量光催化剂得到了研究和应用，在众多光催化材料中，钛酸锶(SrTiO₃)由于其优异光催化活性、耐蚀性、耐热性、化学稳定性、超导性受到广泛研究。然而SrTiO₃的禁带宽度较宽(3.2eV)，需要紫外光照射才能发挥出其优异的性能，对太阳能的利用效率比较低；为了提高SrTiO₃的可见光吸收范围以及抑制光生电荷复合，研究者们尝试多种方法对其进行改性，包括金属或非金属离子掺杂(H.Yu,S.Ouyang,S.Yan,Z.Li,T.Yu,Z.Zou,J.Mater.Chem.21(2011)11347-11351.)、贵金属沉积(X.Yan,S.F.Sun,B.Hu,X.Y.Wang,W.Lu,W.D.Shi,Micro Nano Lett.0452(2013)1-4.)、与其他半导体光催化剂复合构异质结(X.J.Guan,L.J.Guo,ACS Catal.4(2014)3020-3026.)；在上述方法中,构建异质结是最常用而有效的手段，能有效的促进光生电子和空穴的分离，抑制光生电子与空穴的复合，提高SrTiO₃光催化制氢效率。

铌酸锡(SnNb₂O₆)作为典型的层状铌酸盐半导体材料，由于其独特的晶体结构和合适的能带结构在可见光催化分解水制氢领域受到科研工作者的广泛关注。SnNb₂O₆具有较窄的带隙(～2.3eV)和合适的能带位置，有利于可见光捕获与光催化制氢，此外，SnNb₂O₆与SrTiO₃具有相匹配的导带价带位置，理论上可以形成II型异质结提高光生电子-空穴对的分离效率，从而提高光催化制氢活性。

迄今为止，尚未有人报道采用两步湿化学法制备SrTiO₃/SnNb₂O₆复合材料，所用的SNO化学和物理性质稳定，原材料廉价易得，无毒，且以其为载体制备SrTiO₃/SnNb₂O₆复合材料的反应工艺简单，所得产品光催化制氢活性好，稳定性高，生产过程绿色环保。

发明内容

本发明目的是提供一种新的在室温条件下，以简单易行的两步湿化学法合成SrTiO₃/SnNb₂O₆复合材料的方法。

本发明通过以下步骤实现：