[发明专利]一种聚3-己基噻吩/自掺杂富缺陷氧化锡异质结纳米复合光催化材料的制备方法

说明书

一种聚3‑己基噻吩/自掺杂富缺陷氧化锡异质结纳米复合光催化材料的制备方法。将自掺杂富缺陷氧化锡异质结材料通过化学键络合的形式负载分散于P3HT而得到的纳米复合材料；自掺杂富缺陷氧化锡选自Sn掺杂的非化学计量比或混合价态锡氧化物组成的富缺陷氧化锡SnO_2‑x；本发明利用自掺杂富缺陷氧化锡的可见光光催化氧化还原特性、聚‑3己基噻吩的导电性和可见光催化能力，以及不同组分间具有化学键合的异质结结构，来充分抑制其光催化反应中的光生电子‑空穴复合，从而有利于提高其光催化氧化还原降解污染物和光催化分解水产氢的性能。同时，聚3‑己基噻吩易塑型的特点能有效避免粉体材料的回收困难问题。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合光催化材料的制备方法，特别涉及一种聚3-己基噻吩/自掺杂富缺陷氧化锡异质结纳米复合光催化材料的制备方法。

背景技术

在信息技术迅速发展的时代背景下，传统的无机半导体材料与有机半导体材料匀表现出一定的性能瓶颈。无机半导体材料加工工艺相对复杂且无法大面积加工，无法制造柔性材料。而有机材料虽然没有无机材料在工艺方面的制约，但有机材料相对较低的载流子浓度和迁移率极大限制了它的应用范围。载流子迁移率是影响半导体光催化性能最关键的参数，它直接关系到光催化反应的效率。

纳米氧化锡作为一种优异的光催化材料，由于其具有优异的光电特性、气敏特性、化学稳定性和环境友好性，在污水处理方面有巨大的应用潜力，被广泛应用于降解橙黄G、布里尔蓝、茜素红S、亚甲基蓝、罗丹明B等有机染料。但单价态SnO₂较大的禁带宽度导致其只能吸收利用紫外光才能进行光催化反应，而紫外光能量仅占太阳光能总能量的不足5％。为了提高SnO₂材料的光吸收和光催化性能，最简便有效的策略就是构造混合价态或非化学计量比的锡氧化物来增加其内部缺陷的同时减小其禁带宽度[朱翰林,梁况.氧缺陷型SnO₂纳米颗粒可见光催化性能的研究[J].化学通报,2016,79(4):327-331.]。

富缺陷氧化锡SnO_2-x中的氧空穴作为电子捕获中心有利于促进光生电子-空穴的分离，从而促进氧化锡的光催化反应[时乐宇,刘美玲,李欣桐,等.非化学计量氧化锡的制备及光催化性能研究[J].山东化工,2016,45(6):7-8.]。富氧空位缺陷的结构特点使SnO_2-x纳米颗粒显示出了比P25和ZnO都优异的光解水产氢性能(133.8μmol·h^-1·g^-1)[Li,M.,Hu,Y.,Xie,S.,Huang,Y.,Tong,Y.,Lu,X.Heterostructured ZnO/SnO_2-x nanoparticlesfor efficient photocatalytic hydrogen production[J].Chemical Communications,2014,50(33):4341-4343.]。Sn自掺杂SnO_2-x纳米晶中氧缺陷的存在能有效提高光生电子-空穴对的分离，从而获得了优异的染料光催化降解性能[Han,D.,Jiang,B.,Feng,J.,Yin,Y.,Wang,W.Photocatalytic Self-Doped SnO_2-xNanocrystals Drive Visible-Light-Responsive Color Switching[J].Angewandte Chemie International Edition,2017,56(27):7792-7796.]。同时，非化学计量比或混合价态的锡氧化物的带隙宽度比单价态SnO₂的带隙宽度更小，因而表现出了更优异的光催化性能，例如Sn₂O₃、Sn₃O₄和Sn₅O₆。文献报道中，氧化亚锡(SnO)具有强还原性，被用于制备催化剂和还原剂等，在电镀中用于配制氟硼酸亚锡和其他可溶性亚锡盐。层状Sn₃O₄纳米片具有可见光响应的禁带宽度(2.76eV)和优异的太阳光分解水制氢性能(3916μmol·h^-1/0.5g)[Balgude,S.D.,Sethi,Y.A.,Kale,B.B.,Munirathnam,N.R.,Amalnerkar,D.P.,Adhyapak,P.V.Nanostructured layered Sn₃O₄forhydrogen production and dye degradation under sunlight[J].RSC Advances,2016,6(98):95663-95669.^]。