[发明专利]一种铁酸锌—氧化锡复合材料及其制备和在光催化中的应用

说明书

本发明公开了一种铁酸锌—氧化锡复合材料及其制备和在光催化中的应用，包括以下步骤：步骤1：将三价铁与锌的化合物溶于去离子水中，其中铁与锌的摩尔比为2：1；并将锡的化合物溶于去离子水中，保持铁酸锌与氧化锡的摩尔比为0.01：1～1：0.01；步骤2：将步骤1中得到的两份溶液混合均匀，调节pH值为10～12后再转入水热反应釜，在160℃～180℃条件下反应6～8h，将反应产物离心洗涤，再经过煅烧2h之后即可得到铁酸锌—氧化锡纳米复合光催化剂。本发明制备方法简单、可操作性较强，且条件易于控制，成本低廉，环境兼容性好，有利于工业化大规模生产和应用；具有优异的光催化性能。

技术领域

本发明属于复合光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种铁酸锌—氧化锡复合光催化材料及其制备方法与在光催化降解有机物中的应用。

背景技术

众所周知，环境污染中的主要污染源来源于工业生产中的废水、废气的排放。这些废水、废气往往以各种各样的有机物为主，成分复杂，直接处理难度极高。在实际的生产过程中，如果处理效率低下，深度处理过程不能及时的完成，必然会带来企业运营成本的提高。尤其水资源污染是目前世界各国普遍面临而亟待解决的问题之一。许多有毒有害的有机污染物被水体和土壤自净的速度很慢而净化不彻底，并且在水体中存在时间长、范围广，对人类的潜在影响很大，如许多有机物或其降解的中间产物具有“致癌、致畸、致突变”的“三致性”。对于这些难降解的有毒污染物采用传统的物理、化学、生物处理工艺已难以去除。因此，为了提高污水处理率和再利用率，开发新型高效并且环境友好的治理技术成为广大科学研究者们研究的热点。开展经济而有效的水体中难降解有机污染物控制技术的研究显得尤为迫切。与传统的方法不同，光催化技术利用太阳光能完全降解水和空气中的有机污染物，不产生二次污染，且操作简单、成本低，被认为是废水处理尤其是工业废水处理中最有前途的技术之一。

铁酸锌由于禁带宽度小(1.92eV)，对光的利用范围可扩充至可见光区域，而且其成本低廉，稳定性高，对环境友好，自身的磁性使其便于回收，因此在光催化领域展现出了良好的应用前景。Zhang F等人通过实验测定铁酸锌导带对应氧化还原电位为-0.38V(Zhang F，et al.ACS Sustainable ChemistryEngineering，2016，4(9)：4554-4562.)；但到目前为止，将铁酸锌和二氧化锡结合制备复合材料的研究还没有报道。

SnO₂是一种稳定的化合物，难溶于酸或碱溶液，不易与盐酸反应；SnO₂是一种宽带隙n型半导体材料，禁带宽度为3.6eV，化学稳定性好、电子迁移能力快，并具有高的可见光透过率，在新型太阳能电池、锂离子电池、气体传感器、透明导电以及光催化领域具有广泛应用前景，因此，制备出高纯、超细、形貌、结构可控的二氧化锡材料具有重要意义。

现有技术中的制备方法复杂，成本较高，不利于工业化大规模生产和应用，并且其光催化活性和光催化稳定性较差，也不便于回收重复利用，资源浪费严重。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单易行、光催化活性高、光催化稳定好的铁酸锌—氧化锡纳米复合光催化剂及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种铁酸锌—氧化锡纳米复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将0.02mol～0.04mol的硝酸铁或其水合物与0.01mol～0.02mol的硝酸锌或其水合物溶于去离子水，其中硝酸铁或其水合物和硝酸锌的水合物的摩尔比为2：1，磁力搅拌至所有化合物均匀分散；

步骤2：将0.01mol～0.02mol的四氯化锡或其水合物溶于去离子水，其中保持铁酸锌与氧化锡的摩尔比为0.01：1～1：0.01，并加入到步骤1中所得的混合溶液，磁力搅拌至所有化合物均匀分散；