发现未探索：新型斜方Sn3O4晶型的合成与分析

锡的氧化物(锡)xOy)由于其多功能性而存在于许多现代技术中。锡—锡的多价氧化态2+和锡4+—赋予氧化锡导电性、光催化性和各种功能特性。对于氧化锡的光催化应用，用于可见光吸收的窄带隙对于利用广泛的太阳能是必不可少的。因此，发现了新的SnxOy可以帮助提高许多具有环境意义的光催化反应的效率，如水分解和一氧化碳2减少。虽然有许多关于新稳定Sn的理论和计算预测xOy，仍然需要将预测变为现实的实验研究。

以此为号召，东京工业大学、国防科学院和三菱综合材料公司的研究人员设计了一种新型氧化锡。在他们最近发表在Angewandte Chemie International Edition上的突破中，Y. Liu及其同事提出了一种新的优化的水热合成方法，该方法导致了Sn的合成。3O4具有以前未报道的斜方晶结构的多晶型。该研究是在东京工业大学开放创新平台的支持下在三菱材料可持续发展创新合作研究集群中进行的。

项目负责人Miyauchi教授解释了这项研究背后的驱动力，“我们研究的目的是双重的。首先是合成一种新的氧化锡多晶型，其次是将其应用于可见光敏感光催化剂。

该团队使用相同的起始材料建立了多个热液反应堆来制备Sn3O4.在第一组系列中，他们通过填充 20、40、60 和 80% 的 100 ml 特氟龙衬里来改变前驱体溶液的填充程度。对于第二个系列，他们将填充度保持在20%，特氟龙衬里分别填充环境空气，纯氧和纯氮。

然后，该团队对形成的产品进行了Rietveld分析，X射线光谱和第一性原理计算。分析显示新的Sn3O4多晶型的化学式为Sn(II)2锡(IV)O4.它的X射线衍射图从未被报道过，并且根据经验和计算分析被分配给斜方晶相。气体成分和充填程度调谐的对比研究表明，斜方晶型仅在充填度高或引入气体惰性且含氧量较少时形成。因此，研究小组认为，关注氧气来源可能是更精确的热液合成的关键。

新型斜方晶Sn3O4本研究中报道的多晶型比传统的单斜Sn具有更小的带隙3O4，表明吸收可见光的效率更高。此外，斜方晶型的导带足够高以驱动CO2还原反应。

水热法是一种广泛使用的材料合成方法。研究发现，水热合成中经常被忽视的参数极大地影响了晶体结构。这一发现为发现许多新的氧化物材料提供了信息。