氧化锡纳米材料的合成及其在环境光催化中的应用进展

刘航　曹锟　武大鹏

摘 要：工業的快速发展造成了严重的环境污染，随着生态环境建设的推进，人们对保护环境的主动性提高使人们对环境污染问题更加重视。以半导体为核心的光催化技术在环境治理方面为我们提供了新思路。SnO2纳米材料良好的特性使之成为重要的光催化材料之一。本文简单讲述了合成SnO2纳米材料常用的方法，介绍了它在降解环境中有机物、染料等方面的应用。

关键词：光催化;氧化锡;污染物处理

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.02.072

随着科技发展，环境污染已成为人们日益关注的问题。化学、造纸、制糖、制药等行业释放出大量有害物质，对环境具有重大的影响。有机污染物等工业污染物引起的环境污染给人类和其他生物造成了相当大的问题。传统的处理方法有物理法、化学法、生物法等。但是传统方法都存在二次污染，效率不高等弊端，半导体光催化能有效弥补传统处理方法的不足，已被列入最具工业远景的环境污染治理高新技术。光催化技术成本低，能够降解其他方法难以处理的污染物，安全性高、降解效率高，光催化脱色效果明显，可将污染物氧化分解，最后完全矿化，使得在环境保护中具有重要作用。

1 SnO2纳米材料

SnO2作为一种重要的n型半导体（Eg=36 eV）是一种很有前景的多功能材料。由于具有出色的光电特性，气体敏感性和稳定性等而受到越来越多的研究人员关注。这些特性使其在锂离子电池、气体传感器、光催化等各个方面应用普遍。

2 SnO2纳米材料的合成方法

SnO2纳米材料的合成方法主要有机械球磨法、物理气相沉积法等物理方法以及沉淀法、水热法、热溶剂法、溶胶凝胶法、化学气相沉淀法等化学方法。

3 SnO2纳米材料在环境方面的应用

在光催化降解处理污染物方面，Al-Hamdi等采用溶胶凝胶法在低温下合成掺有Sb的SnO2纳米粒子并且以苯酚为测试污染物探究它的光催化特性。研究发现Sb掺杂从02 wt%到06 wt%时显示出更高的表面积，更有利于有机化合物的光催化降解，在光催化降解2小时内，可以除去95%以上的苯酚。Kim等运用沉淀法合成了平均尺寸在45 nm左右的SnO2纳米颗粒，并且和块状SnO2比较两者的光催化活性，结果发现纳米材料降解亚甲基蓝的效果比相应块状SnO2的高38倍。Prakash等在水热环境中制备晶体尺寸较小的SnO2空心球，并分别在550℃和600℃两个温度下煅烧，研究发现具有较高退火温度的空心球对有机物亚甲基蓝的降解显示出优异的光催化活性。Wen等使用化学浴法制成的n-p异质结构的SnO2/BiOI复合材料能高效降解污染物盐酸四环素和甲基橙。在可见光照射下，使用该光催化剂能将盐酸四环素和甲基橙的含量减至最少。Wang等用水热法制备出部分结晶的SnO2纳米带，结果表明未完全结晶的SnO2纳米带降解亚甲基蓝的效率比本体SnO2高四倍以上，纳米带的非晶态表面增强了捕获作用和对太阳光的吸收，而内部的超薄晶体结构改善了载流子的传输，使其能高效降解亚甲基蓝。Ebrahimian等使用绿色方法合成SnO2纳米粒子用来降解水溶液中的罗丹明B，结果发现，在298K条件下，紫外光照射190分钟，染料降解效率达917%，同时还发现，SnO2纳米粒子不仅可以作为光催化剂而且还可作为吸附剂除去水溶液中的重金属离子。

4 结语

随着环境污染日益严重，人们对环境保护愈加重视，半导体光催化也将越来越多的用于环境保护。通过不同方法合成的SnO2纳米材料在降解有机物，有机染料，抗生素等方面都显现出优异的光催化效果。同时，对材料进行修饰，如改变其形态、大小，合成金属氧化物复合物，在纳米材料中掺杂其他金属等都将有利于光催化活性的提高。

参考文献

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