SnO2纳米材料由于其光催化降解污染物效果持久，不会产生二次污染，在环境治理及保护方面有广阔的研究应用前景。SnO2是n型宽能隙半导体，禁带宽度约为3.5-4.0eV，比当前常用的光催化剂带隙宽度大。研究发现，当它表面被紫外光照射时，SnO2的价带上的电子会跃迁到导带上，激发出e-和h+，它们具有很强的氧化还原能力，所以当我们将SnO2作为光催化剂来分解有机物时，

会体现出很好的光催化性能。随着社会的工业化进程不断提升，越来越多的废水污水急需处理，所以对一些可以用光催化来分解的废液，找到最佳的催化条件显得十分重要。通过光催化实验，我们确定了SnO2的催化效果并找到合适的制备方法以及合适的用量等条件，对环境的保护有着很大的意义。

1.2SnO2的结构与性质

SnO2为白色、淡黄色或淡灰色粉末，SnO2晶系可分为四方晶系（金红石结构）、六方晶系和正交晶系三种，熔点1630℃，沸点1800℃。通常情况下，四方晶系是SnO2化合物最常见的晶体结构，又称作金红石结构，SnO2的四方结构使其拥有稳定的物理性质和化学性质，同时光学、电学性质优异。由于Sn的电子亲和力比较小，SnO2晶体内部存在着较多的氧空位，因此表现出n型半导体的特征。为了使SnO2的性能得到提高，近些年将对SnO2的研究重点放在了将其纳米化上。由于纳米材料具有量子尺寸效应，将SnO2纳米化后，SnO2的带隙宽度增大，比表面积也得到极大提升，表面氧空位增多，氧配位数下降，利于载流子和电子的产生。载流子浓度的增大对SnO2的光学代谢以及导电性等等具有积极作用。

1.3SnO2的光催化原理

光催化是在一定波长光照的条件下，纳米半导体材料发生了载流子分离，然后光生电子和空穴接着与离子或者分子结合生成具有强氧化性或者还原性的活性自由基，生成的活性自由基可以将有机物大分子分解为二氧化碳或者其他小分子有机物以及水，而在整个反应过程中这种纳米半导体材料本身并不发生变化。

图1-1光催化微观图

半导体光催化剂多为n型半导体材料，具有区别于金属材料或绝缘物质的特殊的能带结构，即在价带和导带间存在禁带。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有K=1240/Eg（eV）的关系，所以常用的半导体光催化剂的吸收波长阈值大多在紫外区域。当光子可以提供高于半导体吸收阈值的能量时，处于半导体价带上的电子会产生跃迁，即从价带跃迁到导带上去，从而产生了光生电子（e-）和空穴（h+）。电子和空穴都可以转移到纳米材料表面，如果表面不存在合适的缺陷、俘获剂或者其他影响，大部分电子会和空穴在到达纳米材料表面之前重现复合，然后以发光和发热的形式释放能量。半导体纳米材料表面吸附的OH-基团、水分子以及有机物都可以充当空穴的俘获剂，而电子的俘获剂主要是吸附在半导体纳米材料表面的O2。此时，吸附在纳米材料表面的溶解氧获得电子而形成超氧负离子，而空穴将吸附在纳米材料表面的氢氧根离子和水氧化为羟基自由基。因为超氧负离子和羟基自由基具有极强的氧化性，能够将大多数的有机物氧化完全，最终分解为CO2和H2O。反应式大体如下：

（1）电子受到光照能量的激发，以及部分电子和空穴的湮灭结合

SnO2+hv→SnO2+e-+h+

e-+h+→复合能量

（2）还原剂e-发生氧化反应

e-+O2→O2-O2-+H+→HO22HO2·→H2O2+O2H2O2+O2-→OH·+O2+OH-

（3）氧化剂h+发生还原反应

（4）对污染物的分解

h++H2O→H++OH·h++OH-→OH·OH·+污染物→CO2+H2O