张伟娜，宋锦博，田 华

（1.商丘医学高等专科学校，河南商丘476100；2.郑州大学，河南郑州450001）

光催化纳米材料是在光的作用下发生的光化学反应所需的一类半导体催化剂材料，主要包括氧化物半导体和硫化物半导体。在光催化研究初期，CdS和ZnS等硫化物曾经被较多使用作为光催化材料［1-3］，但他们在光催化过程中会产生有毒的重金属物质且化学性质不稳定，因此很少被用作实际的光催化降解过程。因此，人们又将研究视觉转移到具有宽禁带结构的氧化物半导体材料上。处于元素周期表中间位置的第ⅣA 中的元素，也就是人们常说的碳族，因其外层电子处于半饱和状态而常呈现出特殊的两性，形成的氧化物常常表现出典型的半导体特性，如二氧化锡（SnO2）就是典型的n 型半导体光催化纳米材料。

一、二氧化锡的晶体结构

二氧化锡（SnO2）是n 型半导体材料，属四方晶系金红石型晶体结构，它含有间隙原子和有氧空位的直接带隙的宽禁带（其能带、导带及价带的能级数据如表1），属于P42/mnm 空间群，晶胞参数分别是a=b=0.4737 nm，c=0.3186 nm，c/a=0.673，每个晶胞内有两个Sn4+和四个O2-，也就是有两个二氧化锡分子，Sn4+和O2-的离子半径分别是0.069 nm 和0.136 nm，正负离子半径比是0.5。每个Sn 原子在6 个O 原子组成的八面体中心，而且由3 个Sn 原子组成的等边三角形中心存在1 个O 原子，呈现6：3 的配位结构，如图1所示。［4］

图1 二氧化锡的晶体结构

表1 几种常见的半导体氧化物的能带、导带及价带的能级数据(pH=7)

从其结构图可知：二氧化锡具有非极性结构，且对称性比较好，本身不具有晶体结构的各向异性，纯的完美的二氧化锡是绝缘体，而晶态的二氧化锡都含有间隙原子和有氧空位，所以通常情况下二氧化锡呈现n 型半导体特性。……