氧化錫納米材料的合成及其在環(huán)境光催化中的應(yīng)用進(jìn)展

劉航　曹錕　武大鵬

摘 要：工業(yè)的快速發(fā)展造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，隨著生態(tài)環(huán)境建設(shè)的推進(jìn)，人們對(duì)保護(hù)環(huán)境的主動(dòng)性提高使人們對(duì)環(huán)境污染問題更加重視。以半導(dǎo)體為核心的光催化技術(shù)在環(huán)境治理方面為我們提供了新思路。SnO2納米材料良好的特性使之成為重要的光催化材料之一。本文簡(jiǎn)單講述了合成SnO2納米材料常用的方法，介紹了它在降解環(huán)境中有機(jī)物、染料等方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光催化;氧化錫;污染物處理

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.02.072

隨著科技發(fā)展，環(huán)境污染已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題?；瘜W(xué)、造紙、制糖、制藥等行業(yè)釋放出大量有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境具有重大的影響。有機(jī)污染物等工業(yè)污染物引起的環(huán)境污染給人類和其他生物造成了相當(dāng)大的問題。傳統(tǒng)的處理方法有物理法、化學(xué)法、生物法等。但是傳統(tǒng)方法都存在二次污染，效率不高等弊端，半導(dǎo)體光催化能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)處理方法的不足，已被列入最具工業(yè)遠(yuǎn)景的環(huán)境污染治理高新技術(shù)。光催化技術(shù)成本低，能夠降解其他方法難以處理的污染物，安全性高、降解效率高，光催化脫色效果明顯，可將污染物氧化分解，最后完全礦化，使得在環(huán)境保護(hù)中具有重要作用。

1 SnO2納米材料

SnO2作為一種重要的n型半導(dǎo)體（Eg=36 eV）是一種很有前景的多功能材料。由于具有出色的光電特性，氣體敏感性和穩(wěn)定性等而受到越來(lái)越多的研究人員關(guān)注。這些特性使其在鋰離子電池、氣體傳感器、光催化等各個(gè)方面應(yīng)用普遍。

2 SnO2納米材料的合成方法

SnO2納米材料的合成方法主要有機(jī)械球磨法、物理氣相沉積法等物理方法以及沉淀法、水熱法、熱溶劑法、溶膠凝膠法、化學(xué)氣相沉淀法等化學(xué)方法。

3 SnO2納米材料在環(huán)境方面的應(yīng)用

在光催化降解處理污染物方面，Al-Hamdi等采用溶膠凝膠法在低溫下合成摻有Sb的SnO2納米粒子并且以苯酚為測(cè)試污染物探究它的光催化特性。研究發(fā)現(xiàn)Sb摻雜從02 wt%到06 wt%時(shí)顯示出更高的表面積，更有利于有機(jī)化合物的光催化降解，在光催化降解2小時(shí)內(nèi)，可以除去95%以上的苯酚。Kim等運(yùn)用沉淀法合成了平均尺寸在45 nm左右的SnO2納米顆粒，并且和塊狀SnO2比較兩者的光催化活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米材料降解亞甲基藍(lán)的效果比相應(yīng)塊狀SnO2的高38倍。Prakash等在水熱環(huán)境中制備晶體尺寸較小的SnO2空心球，并分別在550℃和600℃兩個(gè)溫度下煅燒，研究發(fā)現(xiàn)具有較高退火溫度的空心球?qū)τ袡C(jī)物亞甲基藍(lán)的降解顯示出優(yōu)異的光催化活性。Wen等使用化學(xué)浴法制成的n-p異質(zhì)結(jié)構(gòu)的SnO2/BiOI復(fù)合材料能高效降解污染物鹽酸四環(huán)素和甲基橙。在可見光照射下，使用該光催化劑能將鹽酸四環(huán)素和甲基橙的含量減至最少。Wang等用水熱法制備出部分結(jié)晶的SnO2納米帶，結(jié)果表明未完全結(jié)晶的SnO2納米帶降解亞甲基藍(lán)的效率比本體SnO2高四倍以上，納米帶的非晶態(tài)表面增強(qiáng)了捕獲作用和對(duì)太陽(yáng)光的吸收，而內(nèi)部的超薄晶體結(jié)構(gòu)改善了載流子的傳輸，使其能高效降解亞甲基藍(lán)。Ebrahimian等使用綠色方法合成SnO2納米粒子用來(lái)降解水溶液中的羅丹明B，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在298K條件下，紫外光照射190分鐘，染料降解效率達(dá)917%，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，SnO2納米粒子不僅可以作為光催化劑而且還可作為吸附劑除去水溶液中的重金屬離子。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)愈加重視，半導(dǎo)體光催化也將越來(lái)越多的用于環(huán)境保護(hù)。通過不同方法合成的SnO2納米材料在降解有機(jī)物，有機(jī)染料，抗生素等方面都顯現(xiàn)出優(yōu)異的光催化效果。同時(shí)，對(duì)材料進(jìn)行修飾，如改變其形態(tài)、大小，合成金屬氧化物復(fù)合物，在納米材料中摻雜其他金屬等都將有利于光催化活性的提高。

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