zn掺杂sns2sno2复合材料的制备及其光催化性能

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1、Zn掺杂SnS2/SnO2复合材料的制备及其光催化性能殷立雄房佳萌柴思敏李慧敏白艺洋陕西科技大学材料科学与工程学院以五水合氯化锡(SnCl4•51L0)和九水合硫化钠(Na2S.9H20)为原料，葡萄糖酸锌(Zn(C6Hh07)2)为添加剂，采用一步微波水热法制备Zn掺杂SnS2/SnO2复合相纳米颗粒.采用XKD、TEM、光电流性能测试、拉曼强度对比等测试手段对所合成的不同Zn掺杂量的材料结构和形貌以及性能进行表征，并以染料甲基橙(M0)为0标降解物，研究了所制备的光催化剂在紫外光下降解有机污染物的性能.结果表明，Zn摻杂之后复合材料的颗粒尺寸明显减小.Zn:Sn=l:17摻杂材料

2、的拉曼光谱吸收峰的位置变化不大，较为稳定，并且该材料表而的载流子移动速率最稳定.光催化降解甲基橙结果表明:Zn掺杂量为1:17时样品在20min之内，紫外光降解甲基橙效率可高达98%,表现出良好的光催化性能.关键词：掺杂;光催化;SnS2/Sn02;电子-空穴分离;颗粒尺寸;分别代表不同时刻染料的浓度和染料的初始浓度.2结果与讨论2.1X射线衍射分析(XRD)图1展示丫不同Zn掺杂量的复合相与未掺杂的SnS2/SnO2复合相的XRD图谱.图谱中所有衍射峰都与JCPDS(23-0677)、(41-1445)标准卡片的峰位置相对应,并且没有其他杂峰出现，证明所合成的样品中含有SnS2和S

3、nO/W相.相较于未掺杂相，Zn掺杂相的峰强略微变宽，峰强变弱，说明所合成的样品尺寸变小，有利于改善光催化性能.从图2可以看出，在29大约为28°吋，掺杂比为1:17的衍射峰角度略微发生左移.根据德拜谢乐公式：式(2)中:K为Scherrer常数，其值为0.89;D为晶粒尺寸nrn;(3为积分半高宽度；0为衍射角；X为X射线波长.不难发现，随着衍射角减小，晶粒尺寸会随之变大，说明摻杂比为1:17时Zn成功进入SnS2晶格，并扩大了其晶格间距.而图谱中却未出现Zn的衍射峰，可能是由于Zn含量太少、结晶性较弱，或者被分散在SnS2/SnO2复合和中.图1Zn掺杂SnS2/SnO2与未掺杂

4、SnS2/SnO2的XRD图2.2透射电子显微镜(TEM)图3(a)为5必/5毗复合相的TEM图，可明显地看出5必与5地颗粒分布均匀.图3(b)为两相复合相的HRTEM图，图3(c)和图3(d)分别是图3(b)中的六边形区域和矩形区域.图3(c)屮晶格条纹为0.59nm，刚好与六边形3必2的(001)晶面间距相吻合.阁3(d)中晶格条纹为0.36nm,与四边形Sn02的(110)晶面间距一致［13］.图3(b)中的圆形区域为5旧2的(001)晶面与SnO2的(110)晶面重叠的部分，说明SnS2相与SnOjR成功地结合，可提高SnS2相的稳定性，并在此处形成了异质结，那么在该界面部分

5、，电子的转移速率将被提高，有利于改善样品的光催化性能.图3(c)为Zn摻杂比为1:17时的复合相TEM图片，阁中所标示的晶格条纹为2.3nm，恰好和Zn的(110)晶面间距一致，表明Zn成功地掺杂在两相晶格中［14］.图2小范围坐标区域Zn掺杂SnS2/SnO2与未掺杂SnS2/SnO2的XRD图下载原阁在图3(e)中可观察到，掺杂之后的样品颗粒尺寸明显减小，这就有利于提高其比较面积［15］，从而增多活性吸附位点，为吸附更多的有机污染物提供了可图3不同样品的TEM图图3不同样品的TEM图2.3光催化性能测试本文通过在紫外光作用下，M0的降解效率来表征不同Zn掺杂量SnS2/SnO2与

6、未掺杂的5心2/5^02的光催化效率.图4为光催化过程中，在不同的光催化剂的作用下，M0的浓度随着吋间的变化曲线.可以看出，紫外光照射下，未添加光催化剂的M0的降解效率几乎为零.未掺杂相表现出微弱的光催化性能，在紫外光照射20min后，M0的降解效率仅为20%左右.值得注意的是，Zn掺杂之后的样品光催化效率得到了极大的提升，可见光照射20min之后，掺杂比为1:17的样品其光催化效率高达98%.说明适量Zn掺杂样品之后，使原材料的颗粒尺、P咸小，扩大了其比表面积，增加了更多的活性吸附位点，提高了光催化性能.也可能是Zn掺杂样品之后，促进了电子和空穴的分离效率，从而提高了光催化性能[1

7、6].图4反应时间对不同样品光催化性能影响2.4光电流性能对比图5为不同Zn掺杂比SnS2/SnO2复合材料的光电流性能对比图.从图5可以看出当Zn:Sn为1:17时，光电流最稳定，性能最好.说明当Zn掺杂比为1:17时，材料表面的载流子移动效率较高，可见适量的Zn掺杂可有效地分离材料表面的电子-空穴对，从而提升其光催化性能[17].2.5拉曼强度对比图6为掺杂配比为1:17时的样品与未掺杂和拉曼强度对比图.由图6可以看出,在一定范围内，掺杂材料的拉曼光谱