[发明专利]一种可见光响应的复合磁性二氧化锡光催化剂的制备方法

说明书

一种可见光响应的复合磁性二氧化锡光催化剂的制备方法，其属于无机催化材料领域。本发明先制备了SrFesubgt;12/subgt;Osubgt;19/subgt;，再通过简单的水热法得到了复合磁性二氧化锡光催化剂SnOsubgt;2/subgt;/SrFesubgt;12/subgt;Osubgt;19/subgt;。本发明方法制备工艺简单，使用设备少且生产成本低。制备的SnOsubgt;2/subgt;/SrFesubgt;12/subgt;Osubgt;19/subgt;光催化活性高，在模拟太阳光照射下，制备的0.1g复合磁性二氧化锡光催化剂降解100mL浓度为5mg/L的罗丹明B溶液，120min降解率达到83.8％，高于相同条件下SnOsubgt;2/subgt;的降解率(67.4％)。回收的复合磁性光催化剂在相同降解条件下对罗丹明B溶液的降解率仍达78％，本发明制备出的产品可广泛用于光催化降解有机污染物的领域中。

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的复合磁性二氧化锡光催化剂SnO₂/SrFe₁₂O₁₉的制备方法，属于无机催化材料技术领域。

背景技术

随着人们对水体污染和能源危机的重视，利用清洁和丰富的太阳能受到了广泛的关注。二氧化锡(SnO₂)是一种稳定的宽禁带n型半导体材料，而且具有无毒、高化学稳定性、高物理稳定性、不易腐蚀、价格低廉等特点，已被证明是一种具有很好应用前景的光催化剂。SnO₂具有四方晶系的金红石结构与正交晶系两种结构。其中，正交晶系由于结构不稳定一般只在高温状态下存在。常见的四方晶系金红石结构，也是实验室一般制备的结构。但由于SnO₂自身宽带隙的特点，只能对太阳光中4％的紫外光进行响应，无法实现对可见光的有效利用。另外，SnO₂在光催化过程中光生电子-空穴对复合较快，这些问题导致SnO₂在光催化领域的应用受到限制，所以其光催化活性仍有待提高。另外，现阶段制备的SnO₂多为粉末状，反应后悬浮于体系中，难以回收，这制约了SnO₂的光催化剂开发与利用。将光催化剂与磁性材料结合构筑磁性光催化剂，能为半导体光催化材料的循环回收和重复使用提供参考。硬磁性n型半导体材料锶铁氧体(SrFe₁₂O₁₉)具有饱和磁化强度高、磁导率高、稳定性好和损耗低等优点，是一种理想的SnO₂赋磁改性剂。

目前通过对SnO₂掺杂不同元素和复合不同化合物来提高其光催化活性的研究较多，其中SnO₂负载铁氧体等半导体能提高在可见光区的光响应，提升光催化活性，同时磁性也使得光催化剂更易于回收利用。因此SnO₂与铁氧体的复合开始受到了研究者的青睐。如“Materials Letters”2017年第199卷第135-138页“A spray pyrolysis synthesis ofMnFe₂O₄/SnO₂ yolk/shell composites for magnetically recyclable photocatalyst”一文，公开的方法是：在先制备MnFe₂O₄的情况下，用乙二醇作为介质，通过超声波喷雾器，利用喷雾热解法制备了MnFe₂O₄/SnO₂复合光催化剂。该方法的主要缺点是：(1)采用乙二醇溶液分散体系、超声喷雾(Ar气体)、800℃热解法，且使用了有机溶剂为介质，制备工艺复杂、设备要求高。(2)制备的MnFe₂O₄/SnO₂复合光催化剂平均粒径为432nm，粒径较大，不利于光催化降解过程中催化剂本身与有机污染物充分接触和反应。(3)复合催化剂仅是紫外光照射下对甲基橙(MO)溶液有降解作用。