SnO2基納米復(fù)合材料的制備及光電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、二氧化錫（SnO2）是一種傳統(tǒng)的環(huán)境友好型半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)異的光電化學(xué)性能及低廉的價(jià)格被廣泛地應(yīng)用于光催化和氣敏傳感等諸多領(lǐng)域。然而，作為一種寬禁帶半導(dǎo)體，SnO2只能吸收紫外光，對(duì)太陽(yáng)能的利用率偏低，同時(shí)光生電子-空穴對(duì)易復(fù)合，光生載流子壽命短，量子效率低，以及納米粉體材料易團(tuán)聚、在液相中難以分離回收等問(wèn)題都限制了它的商業(yè)化應(yīng)用和發(fā)展。本文圍繞 SnO2，基于上述問(wèn)題和挑戰(zhàn)，利用靜電紡絲技術(shù)結(jié)合水熱法制備了不同結(jié)構(gòu)的二氧化錫基納米復(fù)

2、合材料，研究了材料的形貌和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其光電化學(xué)性能的影響，并探究了異質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)電荷傳輸?shù)挠绊?，具體內(nèi)容如下：
　?。?）首次利用靜電紡絲技術(shù)結(jié)合一步水熱法合成了SnO2@Carbon核殼納米管，碳層的高吸附性有利于界面反應(yīng)，并且有望利用碳層對(duì)可見(jiàn)光的吸收實(shí)現(xiàn)對(duì)SnO2的敏化，獲得可見(jiàn)光響應(yīng)型高效光催化劑。相結(jié)構(gòu)和形貌研究表明石墨化碳層通過(guò) C-O-Sn鍵均勻生長(zhǎng)在 SnO2納米管的內(nèi)壁和外壁，通過(guò)改變前驅(qū)物的濃度，碳層的厚度可由2

3、nm精確調(diào)控至8 nm。光電性能測(cè)試顯示SnO2@Carbon核殼納米管具有可見(jiàn)光吸收能力，含碳5wt％的SnO2@Carbon核殼納米管在紫外光照射下的光電流值較SnO2納米管提高了4倍，在可見(jiàn)光照射下也有明顯可見(jiàn)的光電流，在可見(jiàn)光照射下對(duì)4-硝基苯酚呈現(xiàn)最優(yōu)的光催化活性。此外，SnO2@Carbon核殼納米管保持了SnO2納米管的納米網(wǎng)氈結(jié)構(gòu)，可通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾法與液相分離，減少二次污染，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
　?。?）首次以靜電紡

4、絲 SnO2納米管為基材，通過(guò)離子交換法制備了單分散花狀SnS2@SnO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于光催化還原含Cr6+有毒溶液。形貌研究表明花狀SnS2@SnO2復(fù)合材料無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象，均勻分散。在光電性能測(cè)試中，與SnO2納米管相比，具有不同組分的SnS2@SnO2對(duì)可見(jiàn)光呈現(xiàn)不同程度的增強(qiáng)吸收，光致發(fā)光強(qiáng)度（PL）大幅降低，在可見(jiàn)光照射下對(duì)含 Cr6+有毒溶液表現(xiàn)出優(yōu)異的催化還原活性。增強(qiáng)的光電催化性能可能歸因于窄帶隙半導(dǎo)體SnS

5、2的加入和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。
　　（3）首次以靜電紡絲SnO2納米管為模板，利用一步水熱法合成了SnO2納米管@TiO2納米柱異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料?？臻g晶格模擬顯示TiO2（110）晶面與SnO2（110）晶面的晶格失配度僅為2.98%，因此，在水熱環(huán)境中TiO2納米柱可以沿著[001]方向平行于 SnO2納米管的表面生長(zhǎng)，形成 SnO2納米管@TiO2納米柱復(fù)合材料。SnO2納米管@TiO2納米柱復(fù)合材料由于繼承了SnO2納米管的結(jié)構(gòu)