C摻雜SnO2材料的制備及光電催化性能研究.pdf

1、二氧化錫(SnO2)是一種常規(guī)的N型半導(dǎo)體金屬氧化物，晶體結(jié)構(gòu)有四方、六方和斜方晶系，廣泛用在電子元器件和傳感器方面。由于SnO2的帶隙較寬(Eg=3.6eV、T=300 K)，導(dǎo)致其在光電催化領(lǐng)域應(yīng)用受限。因此，如何改性提高SnO2的光電催化效率和光電響應(yīng)值，成為光催化領(lǐng)域重要課題之一。
　　非金屬摻雜可改善半導(dǎo)體材料的光電催化性能。文中以CH3NH3I作為摻雜碳源，SnCl2.2H2O為原料，DMF為溶劑，采用低溫環(huán)保的溶劑熱

2、法制備C摻雜的SnO2材料。使用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)等手段對其結(jié)構(gòu)、物相、表面形貌進(jìn)行了表征分析。在模擬太陽光照射下研究C摻雜SnO2和SnO2的催化水分解、降解甲基橙和苯酚等性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到如下主要結(jié)論：
　　（1）溶劑熱法可以制備出C摻雜SnO2半導(dǎo)體材料。該材料由100nm左右的納米顆粒組成。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溶劑熱法的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溶劑對C摻雜SnO2

3、光電流密度有較大的影響：溶劑熱反應(yīng)溫度為150 oC時(shí)光電流密度最高（0.5013 mA/cm2），溶劑熱的反應(yīng)時(shí)間最適宜為15 h，DMF作為反應(yīng)溶劑效果較好。這種C摻雜SnO2的制備工藝具有低溫、節(jié)能、無污染的優(yōu)點(diǎn)，對SnO2的合成有一定的借鑒意義。
　?。?）XPS數(shù)據(jù)說明C元素替代SnO2晶格O導(dǎo)致材料中氧空位濃度增加；面掃EDS顯示C摻雜SnO2中C的分布均勻，沒有明顯分層現(xiàn)象；XRD圖譜中未出現(xiàn)SnCl2和CH3NH3

4、I的衍射峰，說明在反應(yīng)過程中反應(yīng)物基本都轉(zhuǎn)化成了目標(biāo)產(chǎn)物；C摻雜SnO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其在光電催化前后XRD衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)SnO2衍射峰基本吻合。材料的紫外可見吸收光譜顯示C摻雜SnO2的吸收曲線發(fā)生明顯紅移，說明材料在可見光區(qū)域吸收增加。
　　（3）C摻雜SnO2光電陽極在模擬太陽光照射下(AM1.5G)，光電流可以達(dá)到0.15 mA/cm2(0 V vs Ag/AgCl)。本實(shí)驗(yàn)所得C摻雜SnO2比直接氧化法制備的SnO2的光電