纳米SnO2的三元复合改性研究进展

赵 丽，杨文龙，张春玲

(酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉 735000)

1 引言

进入21世纪，纳米科技发展迅速，半导体纳米材料的理论、实际应用研究都成为了热点，非钛类纳米光催化材料的研究日趋热门。SnO2是一种n型半导体，在紫外光下具有良好的催化性能，可以将有机污染物氧化分解为无害的二氧化碳和水，其结构和性能易于调控，具有特殊的晶体结构、表面特性和吸附特性，通过简单改性就具有良好的光催化活性，因此使其与传统催化剂相比表现出独特的性质[1]。

2 SnO2的结构特点

SnO2(Eg=3.6 eV，300 K)是正方金红石结构、P42/mnm空间群、晶胞参数分别为a=b=0.4738 nm，c=0.3187 nm、c/a=0.673，每个晶胞含两个分子SnO2且其结构具有较好的对称性。SnO2的完美晶体为绝缘材料，晶态存在氧空穴、间隙电子所以呈现半导体性质。

3 纳米SnO2的光催化应用

2015年，李杰[2]使用较简单的水热法合成了尺寸均匀、比表面积较大的纳米SnO2，实验表明：在氙灯可见光的照射下，加入SnO2催化剂的甲基橙溶液降解程度得到了极大改善，高达76.16%。

2017年，谭正德等[3]以改性海泡石为载体制备了负载型3D- SnO2/改性海泡石催化剂，实验表明：溶液pH值为7.0～8.0，焙烧温度480 ℃条件下的块状材料平均孔径为80.97 nm、比表面积为86 m2/g，30 mg对甲基橙的降解率300 min既达98.5%，稳定性较好。

2018年，李晓东等[4]通过简单的直接沉淀法用聚乙二醇为导向剂在常温下合成了具有较大的比表面积、独特孔结构的大长径比的SnO2微米线，光催化降解罗丹明B4h降解率可达80%，同时研究了其光电化学性能。

4 纳米SnO2的光催化改性

为了提高SnO2的光催化活性，国内外研究者对其进行了一系列研究，本文论述了罕见报道的聚合物与杂多酸对SnO2的改性。杂多酸盐性能稳定、反应条件温和、催化活性好，被广泛应用于降解染料废水，运用杂多酸和聚合物改性半导体材料所得的三元催化剂表现出比一元、二元催化剂更高的光降解性能。

2015年，苏宁等[5]采用直接合成法制备了具有双孔结构的三元复合材料β2-SiW11/PANI/SnO2，复合后对可见光的响应明显增强，在30 W紫外灯下照射90 min 后，对龙胆紫的降解率可达90. 28%。

2016年，李黎等[6]成功制备了复合催化剂PW12/PANI/SnO2，其实验研究表明：在30 W紫外灯照射下、pH值为7时，染料的起始质量浓度为10 mg/L、催化剂的最佳用量为300 mg/L，降解率达96.23%且复合一级动力学反应。

2016年，王思元等[7]用杂多酸、聚苯胺、二氧化锡合成了PW11Mn/PANI/SnO2，pH值为7时，紫外灯照射下在降解龙胆紫的实验表明：催化剂用量为15 mg时降解率可达 94.62%且降解过程符合一级动力学方程。

2017年，王树成等[8]以杂多酸、二氧化锡和聚苯胺制得SiW11Mn/PANI/SnO2，该材料在太阳光和紫外光下对孔雀石绿模拟废水均有很好的光催化降解性能，光催化降解的最佳条件为：pH值为1、染料浓度10 mg/L且催化剂投加量10 mg，降解率可达到 96.5%，并且降解符合一级动力学方程。

2017年，马荣华等[9]运用化学氧化法成功制备了新型复合光催化剂PW11Cu/PANI/SnO2，实验结果表明：pH=6的条件下用紫外灯光照150 min、催化剂用量为5 mg、亚甲基蓝溶液初始质量浓度为5 mg/L时解率达94.69%。

2018年马荣华等[10]用界面聚合法制备了PW11Mn/PANI/SnO2，实验表明：pH值为10、亚甲基蓝溶液质量浓度为5mg/L、催化剂用量为50 mg/L时降解率为94.19%。

5 结语与展望

今后SnO2的改性方向应着重思考如下几点：①如何实现光催化实验的工业化；②是否能够降解实际生活、生产中结构与性能更复杂的污水；③光催化实验机理有待深入探究；④SnO2可否应用于更多领域。