磁性搅拌法合成SnS2 纳米颗粒及其在光催化与电化学传感中的协同增效机制研究

为解决传统光催化剂TiO2 可见光响应不足和电化学传感器灵敏度受限的问题，研究人员通过磁性搅拌法合成SnS2 纳米颗粒，系统表征其结构（XRD/HRTEM）并验证其光催化降解甲基紫染料（93.8%/120 min）和尿素电化学传感性能（Csp =158 F/g）。该研究为开发高效可见光催化材料和生物传感器提供了新策略。

　　

环境污染和能源危机是当前社会面临的重大挑战，其中有机污染物降解和高效传感技术开发尤为迫切。传统光催化剂如TiO₂
虽广泛应用，但其宽禁带（3.2 eV）特性导致仅能响应紫外光，而占太阳光能45%的可见光无法被有效利用。同时，电化学传感器在环境监测和医疗诊断中需求激增，但现有材料存在灵敏度不足、稳定性差等问题。锡基硫化物SnS₂
因其窄带隙（2.18-2.44 eV）和独特层状结构，在光催化和传感领域展现出巨大潜力，但传统合成方法常伴随杂质相和高温限制。

针对这些瓶颈，国内研究人员在《Tetrahedron Green Chem》发表研究，通过简易磁力搅拌法成功制备高纯度SnS₂
纳米颗粒，并系统探究其多场景应用性能。研究采用X射线衍射（XRD）和高分辨透射电镜（HRTEM）解析晶体结构，通过紫外-可见光谱（UV-Vis）测定光吸收特性，结合循环伏安法（CV）评估电化学性能，并建立甲基紫染料光催化降解和尿素电化学传感的双重验证体系。

材料合成与表征
通过SnCl₄
·5H₂
O与硫代乙酰胺的液相反应，在40℃低温下获得纯相六方晶系SnS₂
（JCPDS 23-0677）。XRD显示（001）晶面间距3.72 ?，Debye-Scherrer公式计算平均粒径26.67 nm。HRTEM观察到球形纳米颗粒紧密堆积，SAED衍射环证实其单晶特性。XPS谱图验证Sn⁴⁺
（3d_5/2
486.54 eV）和S^2-
（2p_3/2
161.51 eV）的化学态。

光催化性能
在UV照射下，SnS₂
对甲基紫染料的降解率高达93.8%（120 min），较无催化剂体系提升37%。动力学分析显示准一级反应特征（k=0.02228 min^-1
），半衰期t_1/2
缩短至31.18 min。pH实验表明中性条件（pH 7）最有利，5次循环后活性仅下降8.2%，证实材料稳定性。机理研究表明，SnS₂
的窄带隙（2.29 eV）促进电子-空穴分离，产生的·OH自由基主导染料分子苯环裂解。

电化学传感应用
采用碳糊电极构建的SnS₂
传感器在2 M KOH中展现优异氧化还原活性，测得比电容158 F/g。尿素检测显示浓度依赖性电流响应（1-10 mM），校准曲线线性度R²
=0.9972。pH对比实验揭示中性环境下响应电流最大，归因于OH^-
对尿素氧化反应的催化作用。质子扩散系数计算值达8.29×10^-5
cm²
/s，表明快速的电荷传输能力。

该研究创新性地通过绿色合成路线获得多功能SnS₂
纳米材料，其可见光催化效率超越多数报道的硫化物基催化剂（如CdS、MoS₂
），电化学传感性能与贵金属修饰电极相当。成果不仅为有机废水处理提供新方案，还拓展了非酶尿素传感器的设计思路。未来通过调控硫空位浓度和异质结构建，有望进一步提升材料在环境修复和医疗诊断中的应用潜力。