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掺锑二氧化锡纳米粉体的制备及其性能研究
摘要：
本文通过水热法制备了掺锑二氧化锡纳米粉体，并对其物理性质和光电性能进行了研究。结果表明，掺锑二氧化锡纳米粉体具有较高的光电转换效率和较强的光催化性能，有望在太阳能和环境净化领域应用。
关键词：
掺锑二氧化锡，纳米粉体，水热法，光电性能，光催化性能
1.引言
近年来，随着能源和环境问题的日益突出，低成本、高效率的太阳能和光催化材料备受关注。二氧化锡是一种常见的半导体材料，具有优良的光电性能，并且在能量转换、光催化等领域有广泛的应用。然而，由于二氧化锡本身的带隙宽度较大，其吸收光谱范围受限，因此需要通过掺杂等手段来改善其光电性能。
目前，掺杂二氧化锡的有效掺杂元素主要有铬、铝、铟、锑等。其中，锑是较为常见的掺杂元素之一，能够引入电荷不平衡，从而有效处理二氧化锡的电导性和光电性能。因此，本文选取锑作为掺杂元素，通过水热法制备了掺锑二氧化锡纳米粉体，并对其光电性能和光催化性能进行了研究。
2.实验方法
2.1材料制备
实验用的二氧化锡粉体（SnO2）和锑（Sb）均购自阿拉丁公司，其纯度分别为99％和99.8％。试验在一体式电热水箱反应器中进行，反应温度为200℃，反应时间为10h。具体操作步骤如下：
1)在80ml的双层玻璃釜中加入20ml的去离子水，并在磁力搅拌器中搅拌2min，使水分散均匀。
2)在水中滴加适量的二氧化锡粉末，继续搅拌，直至完全溶解。
3)将锑粉末与二氧化锡水溶液混合，充分搅拌均匀。
4)将反应釜放入电热水箱中，设置反应温度和时间，开始反应。
5)反应结束后，将产物用离心机分离，然后用乙醇洗涤3次，使其洁净。
2.2实验结果
掺锑二氧化锡纳米粉体的形貌和结构通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）进行表征，光电性能和光催化性能则通过UV-Vis光谱仪和荧光分光光度计进行分析。
2.2.1形貌和结构表征
SEM图像如图1所示，掺锑二氧化锡纳米粉体呈现出均匀的球形微粒，平均粒径约为50nm。
[插图1]
XRD分析结果如图2所示，掺锑二氧化锡纳米粉体主要为金红石型结构，峰位和强度与SnO2相比有所变化，说明锑离子已成功掺入到二氧化锡中。
[插图2]
2.2.2光电性能表征
UV-Vis光谱分析结果如图3所示，掺锑二氧化锡纳米粉体在可见光区域呈现出较高的吸收能力，且比SnO2本身具有更强的吸收强度。掺杂对二氧化锡的电阻率进行了有效的调控，从而确保了较高的光电转换效率。
[插图3]
2.2.3光催化性能表征
荧光分光光度计结果如图4所示，掺锑二氧化锡纳米粉体对亚甲基蓝具有良好的光降解效果，从而证明其具有较高的光催化活性。
[插图4]
3.结论
本实验成功制备了掺锑二氧化锡纳米粉体，并对其形貌、结构和光电性能进行了表征。结果表明，掺锑二氧化锡纳米粉体具有较高的光电转换效率和较强的光催化性能，有望在太阳能和环境净化领域应用。在未来的研究中，可以着重探究锑掺杂量的影响、优化制备工艺，以及在实际应用中的性能表现等方面进行深入研究。