納米SnO2的三元復合改性研究進展

趙 麗，楊文龍，張春玲

(酒泉職業技術學院，甘肅 酒泉 735000)

1 引言

進入21世紀，納米科技發展迅速，半導體納米材料的理論、實際應用研究都成為了熱點，非鈦類納米光催化材料的研究日趨熱門。SnO2是一種n型半導體，在紫外光下具有良好的催化性能，可以將有機污染物氧化分解為無害的二氧化碳和水，其結構和性能易于調控，具有特殊的晶體結構、表面特性和吸附特性，通過簡單改性就具有良好的光催化活性，因此使其與傳統催化劑相比表現出獨特的性質[1]。

2 SnO2的結構特點

SnO2(Eg=3.6 eV，300 K)是正方金紅石結構、P42/mnm空間群、晶胞參數分別為a=b=0.4738 nm，c=0.3187 nm、c/a=0.673，每個晶胞含兩個分子SnO2且其結構具有較好的對稱性。SnO2的完美晶體為絕緣材料，晶態存在氧空穴、間隙電子所以呈現半導體性質。

3 納米SnO2的光催化應用

2015年，李杰[2]使用較簡單的水熱法合成了尺寸均勻、比表面積較大的納米SnO2，實驗表明：在氙燈可見光的照射下，加入SnO2催化劑的甲基橙溶液降解程度得到了極大改善，高達76.16%。

2017年，譚正德等[3]以改性海泡石為載體制備了負載型3D- SnO2/改性海泡石催化劑，實驗表明：溶液pH值為7.0～8.0，焙燒溫度480 ℃條件下的塊狀材料平均孔徑為80.97 nm、比表面積為86 m2/g，30 mg對甲基橙的降解率300 min既達98.5%，穩定性較好。

2018年，李曉東等[4]通過簡單的直接沉淀法用聚乙二醇為導向劑在常溫下合成了具有較大的比表面積、獨特孔結構的大長徑比的SnO2微米線，光催化降解羅丹明B4h降解率可達80%，同時研究了其光電化學性能。

4 納米SnO2的光催化改性

為了提高SnO2的光催化活性，國內外研究者對其進行了一系列研究，本文論述了罕見報道的聚合物與雜多酸對SnO2的改性。雜多酸鹽性能穩定、反應條件溫和、催化活性好，被廣泛應用于降解染料廢水，運用雜多酸和聚合物改性半導體材料所得的三元催化劑表現出比一元、二元催化劑更高的光降解性能。

2015年，蘇寧等[5]采用直接合成法制備了具有雙孔結構的三元復合材料β2-SiW11/PANI/SnO2，復合后對可見光的響應明顯增強，在30 W紫外燈下照射90 min 后，對龍膽紫的降解率可達90. 28%。

2016年，李黎等[6]成功制備了復合催化劑PW12/PANI/SnO2，其實驗研究表明：在30 W紫外燈照射下、pH值為7時，染料的起始質量濃度為10 mg/L、催化劑的最佳用量為300 mg/L，降解率達96.23%且復合一級動力學反應。

2016年，王思元等[7]用雜多酸、聚苯胺、二氧化錫合成了PW11Mn/PANI/SnO2，pH值為7時，紫外燈照射下在降解龍膽紫的實驗表明：催化劑用量為15 mg時降解率可達 94.62%且降解過程符合一級動力學方程。

2017年，王樹成等[8]以雜多酸、二氧化錫和聚苯胺制得SiW11Mn/PANI/SnO2，該材料在太陽光和紫外光下對孔雀石綠模擬廢水均有很好的光催化降解性能，光催化降解的最佳條件為：pH值為1、染料濃度10 mg/L且催化劑投加量10 mg，降解率可達到 96.5%，并且降解符合一級動力學方程。

2017年，馬榮華等[9]運用化學氧化法成功制備了新型復合光催化劑PW11Cu/PANI/SnO2，實驗結果表明：pH=6的條件下用紫外燈光照150 min、催化劑用量為5 mg、亞甲基藍溶液初始質量濃度為5 mg/L時解率達94.69%。

2018年馬榮華等[10]用界面聚合法制備了PW11Mn/PANI/SnO2，實驗表明：pH值為10、亞甲基藍溶液質量濃度為5mg/L、催化劑用量為50 mg/L時降解率為94.19%。

5 結語與展望

今后SnO2的改性方向應著重思考如下幾點：①如何實現光催化實驗的工業化；②是否能夠降解實際生活、生產中結構與性能更復雜的污水；③光催化實驗機理有待深入探究；④SnO2可否應用于更多領域。