專利名稱：一種二氧化錫納米管的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及納米氧化物半導體材料制備領域，尤其涉及一種二氧化錫納米管的制備 方法。
背景技術：
二氧化錫(Sn02)是常見寬帶隙半導體材料之一，禁帶寬度為3.6 eV，在氣敏、光 電子材料及催化材料等方面具有重要的應用價值。在納米尺度的二氧化錫中，具有一維 結構的納米Sn02(納米管，納米線和納米棒)，由于具有獨特的結構、較大的比表面積和 較高的活性，在氣敏，電導，光敏吸收等領域有廣泛的應用前景。
目前人們制備一維納米結構Sn02的方法主要涉及鹽熔法、化學氣相沉積和溶膠-凝膠 等方法。這些方法通常要借助模板在高真空或較高的溫度下完成，屬于熱化學法制備材 料的范疇。在一定程度上存在著生產(chǎn)成本高，反應條件苛刻，工藝難以控制，生產(chǎn)工藝 復雜等問題。因此，有必要開發(fā)一種制備高產(chǎn)率，低成本，簡單合成一維納米結構Sn02 的方法。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方 法，其工藝簡單，產(chǎn)率高、成本低。
本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的
本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，包括
配制前驅溶液將亞錫鹽、表面活性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制成前驅溶液； 輻照前驅溶液將配制成的所述前驅溶液置于紫外光源下輻照至前驅溶液表層生成 膜狀物；
后處理輻照結束后取出所述前驅溶液表層生成的膜狀物進行洗滌、干燥后即得到 二氧化錫納米管。
所述配制出的前驅溶液中，亞錫鹽的質量濃度為0.1 10%。所述亞錫鹽為硫酸亞錫、氯化亞錫或硝酸亞錫中的任一種。 所述配制出的前驅溶液中，表面活性劑質量濃度為0.1 5%。
所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基四甲基溴化銨、 聚乙烯吡咯垸酮、聚乙烯醇、烷基酚聚氧乙烯醚中的任一種或任意幾種的混合物。
所述配制前驅溶液使用的稀酸溶液的質量濃度為0.5 15%;配制前驅溶液傅的稀酸 溶液的質量濃度優(yōu)選為1 10%。
所述稀酸溶液為硝酸溶液、醋酸溶液、鹽酸溶液、硫酸溶液和甲酸溶液中的任一種。
所述輻照前驅溶液中使用的紫外光源采用紫外燈，紫外燈的功率為8 40w，紫外燈 的主波長范圍為250 370nm，輻照時紫外燈與前驅溶液的液面距離為5 40cm，輻照強 度為0.05~2.0mW/cm2，輻照時間為3 24h。
所述方法的后處理步驟中對取出的所述前驅溶液表層的膜狀物進行洗滌、干燥包
括
用蒸餾水對取出的膜狀物反復洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三次，洗滌后的干 燥是在室溫條件下自然風干或在烘箱中加熱烘干。
所述烘箱的烘干溫度為40 120'C，干燥時間為4 12h。
由上述本發(fā)明實施例提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例通過亞錫鹽、表面活 性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制出前驅溶液，利用紫外光源對配制出的前驅溶液輻 照，在前驅溶液表面生成膜狀物，取出膜狀物洗滌并干燥后即得到一維二氧化錫納米 管。該方法工藝簡單，提供了一條合成一維二氧化錫納米管的新途徑，其反應條件溫 和，無污染對環(huán)境友好，同時由于不需要后續(xù)高溫煅燒，有效的節(jié)約了能源。


圖l是本發(fā)明實施例二制得的二氧化錫納米管的X射線衍射圖2是本發(fā)明實施例二制得的二氧化錫納米管的掃描電子顯微鏡圖片；
圖3是本發(fā)明實施例二制得的二氧化錫納米管的透射電子顯微鏡圖片。
具體實施例方式
為便于理解，下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的制備方法 不受限于這些實施例。 實施例一本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫 納米管的方法，該方法以亞錫鹽為原料，將其溶解于不同濃度的稀酸溶液中，加入適量 的表面活性劑配成前驅溶液，然后將配制成的前驅溶液置于紫外光源下輻照，輻照結束 后在前驅溶液表層生成膜狀物，將反應體系表層生成的膜狀物取出后進行洗滌、干燥即 得到一維的二氧化錫(Sn02)納米管。
上述制備方法的具體步驟如下
配制前驅溶液在攪拌下，將亞錫鹽和表面活性劑溶解于質量濃度為0.5 15%稀酸 溶液中配制成前驅溶液，配成的前驅溶液中的亞錫鹽質量濃度為0.1 10%，表面活性劑 質量濃度為0.1 5%;
輻照前驅溶液將配成的前驅溶液，轉入表面皿中，置于不同波長的光源下輻照3 24h，收集前驅溶液反應體系表面的膜狀物；
后處理用蒸餾水對收集的膜狀物反復洗滌至中性后，再進一步用無水乙醇洗滌三
次，在自然條件下風干干燥或在烘箱中加熱烘干，得到的產(chǎn)物即為具有一維結構的二氧
化錫(Sn02)納米管。
上述制備方法的配制前驅溶液步驟中使用的亞錫鹽可以為硫酸亞錫、氯化亞錫或硝 酸亞錫中的任一種；使用的表面活性劑可以為十二烷基硫酸鈉(SLS)，十二烷基苯磺酸 鈉(SDS)，十六垸基四甲基溴化銨(CTAB)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙烯醇，烷 基酚聚氧乙烯醚(OP)中的任一種或任意幾種的混合物；使用的稀酸溶液可以為硝酸溶 液、醋酸溶液、鹽酸溶液、硫酸溶液和甲酸溶液中的任一種，稀酸溶液的質量濃度優(yōu)選 為1 腦。
上述制備方法的輻照前驅溶液步驟中輻照用的紫外光源為紫外光，紫外燈的功率為 8 40w，紫外燈的主波長范圍為254 365nm，輻照時紫外燈與前驅溶液的液面距離為 5 40cm，輻照強度為0.05 2.0mW/cm2，輻照時間為3 24h;
上述制備方法的后處理步驟中，若采用烘箱烘干進行干燥，則烘箱的烘干溫度為 40 12(TC，干燥時間為4 12h。
本發(fā)明實施例提供的制備方法，與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(1) 提供了一種在常溫下合成一維二氧化錫納米管的新途徑；
(2) 采用光化學方法合成，利用低功率紫外燈作為輻照光源，在室溫下反應，反應條 件溫和，無污染對環(huán)境友好，同時由于不需要后續(xù)高溫煅燒，有效的節(jié)約了能源，降低 了合成二氧化錫納米管的成本。實施例二
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進行
分別稱取3g硫酸亞錫和2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到200g質量濃度為10。/。的醋酸 溶液中，在攪拌下溶解后得到前驅溶液；將得到的前驅溶液轉入直徑12cm的表面皿中， 置于紫外燈下輻照14h (紫外燈功率8w，輻照波長254nm，紫外燈S前驅溶液的液面距離 為10cm);收集輻照后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中性后， 再用無水乙醇洗滌三次，洗漆后的樣品在10(TC下烘4h，得到產(chǎn)物即為一維Sn02納米管。 圖1是得到產(chǎn)物的X射線衍射圖，通過對照標準譜可以看出，圖l中三個明顯的衍射峰分別 對應二氧化錫的三個晶面(IIO) 、 (101)和(211)，可知得到產(chǎn)物為二氧化錫。圖2是本發(fā)明 實施例得到二氧化錫納米管的掃描電子顯微鏡照片，可以看到樣品含大量的管；圖3是得 樣品的透射電子顯微鏡照片，可進一步看出樣品為空心的管狀結構。通過以上分析共同 證實了本發(fā)明實施例得到的樣品為二氧化錫納米管，并且納米管的直徑在200nm 500nm 之間。
實施例三
本實施例提供-種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進行
分別稱取5g硝酸亞錫和2g PVP加入到200g質量濃度為5Q/。的鹽酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅溶液；將得到的前驅溶液轉入直徑12em的表面皿中，置于紫外燈下輻照20h (紫外燈功率40w，輻照波長254nm,紫外燈與前驅溶液的液面距離為35cm);收集輻照 后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三 次，洗滌后的樣品在10(TC下烘8h后即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例四
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟迸行
分別稱取6g硫酸亞錫和4g十二烷基硫酸鈉(SLS)加入到200g質量濃度為5。/。的硫酸溶 液中，在攪拌下溶解后得到前驅溶液；將得到的前驅溶液轉入直徑12cm的表面皿中，置 于紫外燈下輻照5h (紫外燈功率40w，輻照波長254nm，燈與液面距離為10cm);收集輻 照后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌 三次。洗滌后的樣品在120。C下烘4h后，得到產(chǎn)物即為二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例五本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進行
分別稱取lg硫酸亞錫和2g SLS加入到200g質量濃度為5。/o的硫酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅溶液；將制得的前驅溶液轉入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下竊照8h (紫外燈功率30w，輻照波長254nm，紫外燈與前驅溶液的液面距離為10cm);收集輻照 后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三 次，洗滌后的樣品在100'C下烘6h即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。 實施例六
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進行-
分別稱取lg硫酸亞錫和2g SLS加入到200g質量濃度為8。/。的硝酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅溶液；將配制的前驅溶液轉入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下輻照24h (紫外燈功率8w，輻照波長365nm，紫外燈與前驅溶液的液面距離為10cm);收集輻照 后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三 次。洗滌后的樣品在7(TC下烘12h即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例七
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進行-
分別稱取氯化亞錫2g和2g SLS加入到200g質量濃度為6。/。的硝酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅溶液；將該配制的前驅溶液轉入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下輻照 24h (紫外燈功率40w，輻照波長365nm，紫外燈與前驅溶液的液面距離為10cm);收集 輻照后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗 滌三次。洗滌后的樣品在80'C下烘1 Oh即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例八
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進行-
分別稱取氯化亞錫2g和2g SDS加入到200g質量濃度為6。/。的硝酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅溶液；將該配制的前驅溶液轉入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下輻照 24h (紫外燈功率8w，輻照波長254nm，紫外燈與前驅溶液的液面距離為10cm);收集輻照后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌 二次，洗滌后的樣品在室溫下自然干燥24h后即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。 實施例九
本實施例提供一種一氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進行-
分別稱取lg硫酸亞錫、2g SLS和lg CTBA加入到200g質量濃度為8。/。的硝酸溶液 中，對溶液進行攪拌下溶解后得到前驅溶液；將該配制的前驅溶液轉入直徑12cm的表面 皿中，置于紫外燈下輻照24h (紫外燈功率8w，輻照波長365mn，紫外燈與前驅溶液的液 面距離為10cm);收集輻照后前驅溶液反應體系表面的膜狀物，反復用蒸餾水洗滌至中 性后，再用無水乙醇洗滌三次。洗滌后的樣品在100。C下烘5h后即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
綜上所述，本發(fā)明實施例利用光化學合成技術提供一種制備Sn02納米管產(chǎn)品的方 法，該方法工藝簡單，反應條件溫和、易于控制、清潔和可操作性強，不用后續(xù)燒結， 具有污染下，成本低的優(yōu)點。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 也不因各實施例的前后次序對本發(fā)明造成任何限制，任何熟悉本技術領域的技術人員在 本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1、一種二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，包括配制前驅溶液將亞錫鹽、表面活性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制成前驅溶液；輻照前驅溶液將配制成的所述前驅溶液置于紫外光源下輻照至前驅溶液表層生成膜狀物；后處理輻照結束后取出所述前驅溶液表層生成的膜狀物進行洗滌、干燥后即得到二氧化錫納米管。
2、 根據(jù)權利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述配制出的 前驅溶液中，亞錫鹽的質量濃度為0.1 10%。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述亞錫 鹽為硫酸亞錫、氯化亞錫或硝酸亞錫中的任一種。
4、 根據(jù)權利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述配制出的 前驅溶液中，表面活性劑質量濃度為0.1 5%。
5、 根據(jù)權利要求1或4所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述表面 活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基四甲基溴化銨、聚乙烯吡咯烷 酮、聚乙烯醇、垸基酚聚氧乙烯醚中的任一種或任意幾種的混合物。
6、 根據(jù)權利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述配制前驅 溶液使用的稀酸溶液的質量濃度為0.5 15%;配制前驅溶液使用的稀酸溶液的質量濃度 優(yōu)選為1 10%。
7、 根據(jù)權利要求1或6所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述稀酸 溶液為硝酸溶液、醋酸溶液、鹽酸溶液、硫酸溶液和甲酸溶液中的任一種。
8、 根據(jù)權利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述輻照前驅 溶液中使用的紫外光源采用紫外燈，紫外燈的功率為8 40w，紫外燈的主波長范圍為 250 370nm，輻照時紫外燈與前驅溶液的液面距離為5 40cm，輻照強度為0.05 2.0mW/cm2，輻照時間為3 24h。
9、 根據(jù)權利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述方法的后 處理步驟中對取出的所述前驅溶液表層的膜狀物進行洗滌、干燥包括用蒸餾水對取出的膜狀物反復洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三次，洗滌后的干 燥是在室溫條件下自然風干或在烘箱中加熱烘干。
10、根據(jù)權利要求9所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述烘箱的烘 干溫度為40 120°C，干燥時間為4 12h。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法。屬于納米氧化物半導體材料制備領域。該方法包括配制前驅溶液將亞錫鹽、表面活性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制成前驅溶液；輻照前驅溶液將配制成的所述前驅溶液置于紫外光源下輻照至前驅溶液表層生成膜狀物；后處理輻照結束后取出所述前驅溶液表層生成的膜狀物進行洗滌、干燥后即得到二氧化錫納米管。本發(fā)明具有制備工藝簡單，反應條件溫和，能耗低，環(huán)境友好，實用性強，原料和設備的成本較低等優(yōu)點。
文檔編號C01G19/02GK101580271SQ20091014731
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權日2009年6月11日
發(fā)明者孫豐強, 宇 張, 李健鵬, 王紅娟, 黃玉英 申請人:華南師范大學