[发明专利]一种可全解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂的合成方法

说明书

一种可全解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂的合成方法，它涉及光催化剂领域，本发明要解决四氧化三锡自身因多价锡的存在而无法产氧导致的不能实现可见光催化下全分解水的问题，本发明利用简单的水热过程合成可用于全分解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂。本发明工艺简单、成本低，所得到的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂在可见光催化下可实现全分解水。

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，具体涉及一种可全解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂的合成方法。

背景技术

可见光半导体催化技术由于其操作简单、反应条件温和、无二次污染以及太阳光利用率高等突出优点而受到重视。四氧化三锡是一种可见光催化剂，其合适的导带价带位置非常适合用来全分解水。但由于四氧化三锡是多元氧化物，其内部由于二价锡的存在使得四氧化三锡只能实现产氢而不能产氧，导致其目前还无法实现全分解水。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的四氧化三锡自身因多价锡的存在而无法产氧导致的不能实现可见光催化下全分解水的问题，而提供一种利用简单的水热过程合成可用于全分解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂的方法。

本发明的一种可全解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂的合成方法，它是按照以下步骤进行的：

一、将二水氯化亚锡溶于去离子水中，调节pH至13，搅拌30min后超声处理5min；再将处理后溶液加入到高压反应釜中，在160-200℃条件下水热反应12-20h后，冷却至室温，过滤，得到的沉淀物用蒸馏水和无水乙醇交替洗三遍，在60-100℃下烘干12h，研磨，即得到四氧化三锡；

二、将油酸钠溶于去离子水中，搅拌30min，再将五水硝酸铋加入到溶液中，搅拌30min，得到溶液A；将十二水原钒酸钠溶于去离子水中，搅拌30min，加入到溶液A中，搅拌至溶解，得到乳白色溶液，将此溶液加入到高压反应釜中，在90-110℃条件下水热反应10-14h后，冷却至室温，过滤，得到的沉淀物用正己烷和无水乙醇交替洗三遍，在80℃下烘干12h，研磨，即得到钒酸铋量子点；

三、将步骤一得到的四氧化三锡加入去离子水中，超声10min，得混液；将步骤二得到的钒酸铋量子点加入到混液中，超声10min后，搅拌30min，再加入到高压反应釜中，在100-120℃的条件下水热反应3-5h后，冷却至室温，过滤，得到的沉淀物用蒸馏水和无水乙醇各洗一遍，在80℃下烘干12h，研磨，即得所述的可全解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂；

其中，二水氯化亚锡与去离子水的质量体积比为5～9g:120mL；油酸钠与去离子水的质量体积比为0.5481-0.9135g：40mL；五水硝酸铋与油酸钠的摩尔比为1：2～4；十二水原钒酸钠与去离子水的质量体积比为0.2401-0.4001g：40mL；四氧化三锡与去离子水的质量体积比为0.1-0.3g：20mL；钒酸铋量子点与四氧化三锡的质量比为1：3～9。

本发明包含以下有益效果：

本发明通过选择禁带宽度合适的材料与四氧化三锡复合构建Z体系，有望解决这一问题，从而可以实现四氧化三锡全分解水的目的。

本发明中引入了禁带宽度合适的钒酸铋量子点，利用简单的水热法制备了Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂，得到了可全分解水的Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂。本发明合成Z型四氧化三锡/钒酸铋量子点复合光催化剂的方法反应条件温和、工艺简单、所得到的催化剂性能优异，适合工业化生产。