CN107032391A - 一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法 - Google Patents

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Abstract

一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，涉及功能材料领域。所述二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，包括以下步骤：1)将调控剂超声分散在水中，依次加入五水合四氯化锡和硫代乙酰胺，溶解后，继续超声，得悬浊液；2)将步骤1)得到的悬浊液移入水热釜中，边搅拌边油浴加热反应，结束后冷却至室温，洗涤后烘干得形貌和尺寸经调控的二硫化锡纳米薄片，所得二硫化锡纳米薄片可研磨成细粉。所制备的形貌和尺寸经调控的二硫化锡纳米薄片可在有机染料的降解、重金属离子的还原和锂电池或太阳能电池电极材料中应用。二硫化锡形貌和尺寸随着添加剂添加量的改变而呈规律性变化。在光催化降解染料的性能上有很大幅度的提高。

Description

一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法
技术领域
本发明涉及功能材料领域，具体是涉及一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法。
背景技术
二硫化锡具有良好的化学稳定性，尤其在酸性或中性条件下，具有优异的物理化学和光电性能，而被大量研究并应用于光电转换材料、全息记录***、电转换***和光催化材料。但是二硫化锡的性能很大程度上受制备方法和条件的影响，现有技术用水热法、溶剂热法和化学气相沉积等方法制备出纳米片、纳米板、纳米颗粒和纳米花等各种形状，尺寸范围也由几纳米宽厚的量子点到数微米的尺寸，材料的比表面积也随着形貌和尺寸的不同而改变。例如，文献”Size-tunable hydrothermal synthesis of SnS2nanocrystals withhigh performance in visible light-driven photocatalytic reductionof aqueousCr(VI),Yongcai Zhang et al.”以一水合柠檬酸为络合剂，通过改变水热温度和时间达到改变制备的二硫化锡的尺寸和比表面积的效果。
发明内容
现有技术中，至今未发现有通过添加氮化碳，尤其纳米孔氮化碳，在水热制备二硫化锡纳米片的过程中，原位调控其形貌和尺寸的方法，本发明的目的在于提供一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法。
本发明的另一目的在于提供制备的形貌和尺寸经调控的二硫化锡纳米薄片在有机染料的降解、重金属离子的还原和锂电池或太阳能电池电极材料中的应用。
所述二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，包括以下步骤：
1)将调控剂超声分散在水中，依次加入五水合四氯化锡和硫代乙酰胺，溶解后，继续超声，得悬浊液；
在步骤1)中，所述调控剂可采用氮化碳或纳米孔氮化碳，所述氮化碳可以三聚氰胺为原料半密封煅烧成氮化碳；所述纳米孔氮化碳可采用文献(A template inducedmethod to synthesize nanoporous graphitic carbon nitride with enhancedphotocatalytic activity under visible light,Qianjing Fan,et al.)的方法制备；所述调控剂可采用纳米孔氮化碳等比表面积大的氮化碳纳米片；所述水可采用去离子水；所述调控剂、五水合四氯化锡、硫代乙酰胺、水的质量体积比例为(0.05～0.5)g︰(1.5～2)g︰(0.5～1)g︰(20～40)mL。
2)将步骤1)得到的悬浊液移入水热釜中，边搅拌边油浴加热反应，结束后冷却至室温，洗涤后烘干得形貌和尺寸经调控的二硫化锡纳米薄片，所得二硫化锡纳米薄片可研磨成细粉。
在步骤2)中，所述加热反应的温度可为100～200℃，加热反应时间为1～24h；所述洗涤可依次进行水洗3次和醇洗1次；所述烘干可于40～95℃烘箱中烘干1～24h。
所制备的形貌和尺寸经调控的二硫化锡纳米薄片可在有机染料的降解、重金属离子的还原和锂电池或太阳能电池电极材料中应用。
与现有技术相比，本发明具有的特点和优点如下：
1)本发明提供一种新的调控二硫化锡形貌和尺寸的方法。
2)本发明调控剂氮化碳或纳米孔氮化碳的添加量很少即能实现二硫化锡纳米片形貌和尺寸的显著调控。
3)本发明的调控剂在水热过程中即被溶解或分解，只需在反应结束后，离心水洗和醇洗即可得到纯的经调控的二硫化锡。
4)本发明中，二硫化锡形貌和尺寸随着添加剂添加量的改变而呈规律性变化。
5)本发明优选的调控剂添加量制备的二硫化锡相比于相同条件下不加调控剂制备的二硫化锡在光催化降解染料的性能上有很大幅度的提高。
附图说明
图1为不加调控剂150℃水热制备的二硫化锡纳米片。
图2为纳米孔氮化碳添加量为0.1g/1.75g SnCl4·5H2O，150℃水热反应12h制备的二硫化锡纳米片。
图3为纳米孔氮化碳添加量为0.23g/1.75g SnCl4·5H2O，150℃水热反应12h制备的二硫化锡纳米片。
图4为纳米孔氮化碳添加量为0.1g/1.75g SnCl4·5H2O，160℃水热反应12h制备的二硫化锡纳米片。
在图1～4中，标尺均为100nm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
按以下步骤实现氮化碳对二硫化锡纳米晶形貌和尺寸的调控：
1)以三聚氰胺为原料，按2℃/min的升温速率升温至500℃，保温煅烧2h，接着以同样的升温速率升温至600℃，保温煅烧2h，冷却后取出，研磨成细粉，即制得石墨型氮化碳纳米片；
2)在38体积单位的去离子中，加入0.1质量单位的氮化碳，超声40min后，在搅拌的情况下依次加入1.75质量单位的五水四氯化锡和0.75质量单位的硫代乙酰胺，搅拌溶解，然后继续超声20min后移入水热釜，160℃反应12h。冷却后，离心水洗三次，醇洗一次，再在65℃烘箱中烘5h，用玛瑙研钵研磨成细粉，得到如图1所示形貌的二硫化锡纳米片。
按下述方法测量本实施例得到的经调控后的二硫化锡光催化活性：
取0.1g催化剂加入到100mL,10mg/L的甲基橙溶液中，在暗处搅拌20min达到吸脱附平衡，用紫外分光光度计测得其吸光度，用甲基橙标准曲线转化为浓度，记为初始浓度C0，然后用400nm滤光片的氙灯下照射20min，测其吸光度，转化为浓度，记为C，降解率的计算公式为：(C0-C)/C0×100％。
对本实施例进行光催化性能测试，得到甲基橙的降解率为84.4％。
实施例2
按以下步骤实现纳米孔氮化碳对二硫化锡纳米晶形貌和尺寸的调控：
1)以三聚氰胺为原料，按文献上的方法以2℃/min，升温至500℃煅烧2h，继续升温至600℃煅烧2h的升温程序，制备出纳米孔氮化碳；
2)在38体积单位的去离子中，加入0.1质量单位的纳米孔氮化碳，超声40min后，在搅拌的情况下依次加入1.75质量单位的五水四氯化锡和0.75质量单位的硫代乙酰胺，搅拌溶解，然后继续超声20min后移入水热釜，160℃反应12h。冷却后，离心水洗三次，醇洗一次，再在65℃烘箱中烘5h，用玛瑙研钵研磨成细粉，得到如图2所示形貌的二硫化锡纳米片。
按实施例1)的方法测量本实施例得到的经调控后的二硫化锡光催化活性，得到甲基橙的降解率为：95.0％。
实施例3
按以下步骤实现纳米孔氮化碳对二硫化锡纳米晶形貌和尺寸的调控：
1)以三聚氰胺为原料，按文献上的方法以2℃/min，升温至500℃煅烧2h，继续升温至600℃煅烧2h的升温程序，制备出纳米孔氮化碳；
2)在38体积单位的去离子中，加入0.16质量单位的纳米孔氮化碳，超声40min后，在搅拌的情况下依次加入1.75质量单位的五水四氯化锡和0.75质量单位的硫代乙酰胺，搅拌溶解，然后继续超声20min后移入水热釜，160℃反应12h。冷却后，离心水洗三次，醇洗一次，再在65℃烘箱中烘5h，用玛瑙研钵研磨成细粉，得到如图3所示形貌的二硫化锡纳米片。
按实施例1)的方法测量本实施例得到的经调控后的二硫化锡光催化活性，得到甲基橙的降解率为：81.8％。
实施例4
按以下步骤实现纳米孔氮化碳对二硫化锡纳米晶形貌和尺寸的调控：
1)以三聚氰胺为原料，按文献上的方法以2℃/min，升温至500℃煅烧2h，继续升温至600℃煅烧2h的升温程序，制备出纳米孔氮化碳；
2)在38体积单位的去离子中，加入0.10质量单位的纳米孔氮化碳，超声40min后，在搅拌的情况下依次加入1.75质量单位的五水四氯化锡和0.75质量单位的硫代乙酰胺，搅拌溶解，然后继续超声20min后移入水热釜，150℃反应12h。冷却后，离心水洗三次，醇洗一次，再在65℃烘箱中烘5h，用玛瑙研钵研磨成细粉，得到如图4所示形貌的二硫化锡纳米片。
按实施例1)的方法测量本实施例得到的经调控后的二硫化锡光催化活性，得到甲基橙的降解率为：96.5％。
本发明用氮化碳或纳米孔氮化碳作为调控剂，在水热法制备二硫化锡六方片纳米晶的过程中调控其形貌和尺寸。实验发现，经调控后的二硫化锡纳米片在用于有机染料的光催化降解时，性能比不经调控直接水热制备出来的二硫化锡纳米片有很大提高。

Claims (10)

1.一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将调控剂超声分散在水中，依次加入五水合四氯化锡和硫代乙酰胺，溶解后，继续超声，得悬浊液；
2)将步骤1)得到的悬浊液移入水热釜中，边搅拌边油浴加热反应，结束后冷却至室温，洗涤后烘干得形貌和尺寸经调控的二硫化锡纳米薄片，所得二硫化锡纳米薄片可研磨成细粉。
2.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于在步骤1)中，所述调控剂采用氮化碳或纳米孔氮化碳。
3.如权利要求2所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于所述氮化碳以三聚氰胺为原料半密封煅烧成氮化碳。
4.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于在步骤1)中，所述调控剂采用纳米孔氮化碳等比表面积大的氮化碳纳米片。
5.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于在步骤1)中，所述水采用去离子水。
6.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于在步骤1)中，所述调控剂、五水合四氯化锡、硫代乙酰胺、水的质量体积比例为(0.05～0.5)g︰(1.5～2)g︰(0.5～1)g︰(20～40)mL。
7.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于在步骤2)中，所述加热反应的温度为100～200℃，加热反应时间为1～24h。
8.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于在步骤2)中，所述洗涤是依次进行水洗3次和醇洗1次。
9.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法，其特征在于在步骤2)中，所述烘干是于40～95℃烘箱中烘干1～24h。
10.如权利要求1所述一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法制备的形貌和尺寸经调控的二硫化锡纳米薄片在有机染料的降解、重金属离子的还原和锂电池或太阳能电池电极材料中应用。
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