氧化錫納米材料的合成及其在環境光催化中的應用進展

劉航　曹錕　武大鵬

摘 要：工業的快速發展造成了嚴重的環境污染，隨著生態環境建設的推進，人們對保護環境的主動性提高使人們對環境污染問題更加重視。以半導體為核心的光催化技術在環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。本文簡單講述了合成SnO2納米材料常用的方法，介紹了它在降解環境中有機物、染料等方面的應用。

關鍵詞：光催化;氧化錫;污染物處理

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.02.072

隨著科技發展，環境污染已成為人們日益關注的問題。化學、造紙、制糖、制藥等行業釋放出大量有害物質，對環境具有重大的影響。有機污染物等工業污染物引起的環境污染給人類和其他生物造成了相當大的問題。傳統的處理方法有物理法、化學法、生物法等。但是傳統方法都存在二次污染，效率不高等弊端，半導體光催化能有效彌補傳統處理方法的不足，已被列入最具工業遠景的環境污染治理高新技術。光催化技術成本低，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，使得在環境保護中具有重要作用。

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，氣體敏感性和穩定性等而受到越來越多的研究人員關注。這些特性使其在鋰離子電池、氣體傳感器、光催化等各個方面應用普遍。

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、化學氣相沉淀法等化學方法。

3 SnO2納米材料在環境方面的應用

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試污染物探究它的光催化特性。研究發現Sb摻雜從02 wt%到06 wt%時顯示出更高的表面積，更有利于有機化合物的光催化降解，在光催化降解2小時內，可以除去95%以上的苯酚。Kim等運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，結果發現納米材料降解亞甲基藍的效果比相應塊狀SnO2的高38倍。Prakash等在水熱環境中制備晶體尺寸較小的SnO2空心球，并分別在550℃和600℃兩個溫度下煅燒，研究發現具有較高退火溫度的空心球對有機物亞甲基藍的降解顯示出優異的光催化活性。Wen等使用化學浴法制成的n-p異質結構的SnO2/BiOI復合材料能高效降解污染物鹽酸四環素和甲基橙。在可見光照射下，使用該光催化劑能將鹽酸四環素和甲基橙的含量減至最少。Wang等用水熱法制備出部分結晶的SnO2納米帶，結果表明未完全結晶的SnO2納米帶降解亞甲基藍的效率比本體SnO2高四倍以上，納米帶的非晶態表面增強了捕獲作用和對太陽光的吸收，而內部的超薄晶體結構改善了載流子的傳輸，使其能高效降解亞甲基藍。Ebrahimian等使用綠色方法合成SnO2納米粒子用來降解水溶液中的羅丹明B，結果發現，在298K條件下，紫外光照射190分鐘，染料降解效率達917%，同時還發現，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 結語

隨著環境污染日益嚴重，人們對環境保護愈加重視，半導體光催化也將越來越多的用于環境保護。通過不同方法合成的SnO2納米材料在降解有機物，有機染料，抗生素等方面都顯現出優異的光催化效果。同時，對材料進行修飾，如改變其形態、大小，合成金屬氧化物復合物，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。

參考文獻

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