專利名稱：二氧化錫納米材料的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化錫納米材料的制備方法，屬無機(jī)化學(xué)和材料合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
二氧化錫(SnO2)是一種性能優(yōu)異的半導(dǎo)體氧化物材料，它具有寬的帶隙(3.6 eV)、低的電阻率(10_4 IO6Ω - cm)以及高透光性。此外，它還具有可靠性高、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)氣體檢測(cè)可逆、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的用于氣敏性傳感器、鋰離子電池、玻璃涂層、光催化、及太陽能電池等領(lǐng)域。近年來，隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)制備出了形貌多樣的二氧化錫納米材料，如納米顆粒，納米核殼，納米球，納米線，納米管，納米片等。在這些材料中，二氧化錫納米球由于其獨(dú)特的形貌以及合成條件溫和，引起了人們了極大的興趣。目前文獻(xiàn)報(bào)道關(guān)于二氧化錫納米材料的制備方法主要有真空冷凝法，氣相沉積法，溶膠凝膠法、沉淀法，微乳液法等。但以上這些方法都不可避免的存在一些問題，如真空冷凝法和氣相沉積法對(duì)設(shè)備的要求較高，沉淀法制備的產(chǎn)物純度低，顆粒半徑大等。除了以上提到的方法，水熱合成法因具有操作簡(jiǎn)單，所得產(chǎn)品粒子純度高、分散性好等特點(diǎn)而廣受研究者的親睞。它又稱為熱液法，是指在密封的壓力容器中，以水等為溶劑，在高溫高壓的條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二氧化錫納米材料的制備方法。本發(fā)明以硫酸亞錫(SnSO4)為錫源，二水合檸檬酸三鈉(Na3C6H5O7 · 2H20)作為螯合劑，在此過程中快速磁力攪拌使得SnSO4充分水解，再利用Na3C6H5O7 · 2H20在溶液體系中的螯合作用及高溫高壓的反應(yīng)體系，最終形成了形貌較為均一的小粒徑的二氧化錫納米材料。根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種二氧化錫納米材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為
a.按照(1 9 9)的體積比將無水乙醇和去離子水混合均勻，形成混合液；
b.按照(2 5 4)的摩爾比分別稱取硫酸亞錫和二水合檸檬酸三鈉，并加入到步驟 a所得混合液中，攪拌1 2小時(shí)；
c.將步驟b所得混合液在120 200°C下反應(yīng)2 48小時(shí)，經(jīng)過濾后用去離子水和無水乙醇洗滌，然后烘干后即得到二氧化錫納米材料。本發(fā)明的特點(diǎn)和機(jī)理敘述如下本發(fā)明過程中將SnSO4和Nei3C6H5O7 · 2H20同時(shí)溶解于乙醇和水組成的混合液中；
本發(fā)明采用水熱合成的方法制備的二氧化錫納米材料粒徑小、單分散性好。且形貌均一，在氣敏性傳感器和電化學(xué)方面有著良好的應(yīng)用前景，可以批量生產(chǎn)，這非常適合工業(yè)化應(yīng)用。
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，制備條件溫和，重復(fù)性好，且產(chǎn)物收率較高，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)，這非常有利于其工業(yè)化應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明中實(shí)施例1中所得產(chǎn)物SnA的X射線衍射(XRD)譜圖。圖2為本發(fā)明中實(shí)施例1中所得SnO2的掃描電子顯微鏡(SEM)照片圖。圖3為本發(fā)明中實(shí)施例1中所得SnO2的透射電子顯微鏡(TEM)照片圖。
具體實(shí)施例方式所有實(shí)施例均按上述技術(shù)方案的操作步驟進(jìn)行操作。實(shí)施例1
本實(shí)施例中的制備過程和步驟如下所述
1.用量筒分別量取10mL無水乙醇(CH3CH2OH)和90 mL的去離子水，倒入燒杯中，混合均勻；
2.用電子天平稱取1.0738 g (5 mmol)的硫酸亞錫(SnSO4)和4. 4115 g (15 mmol) 的二水合檸檬酸三鈉(Na3C6H5O7 · 2H20)；
3.把稱量的SnSO4和Nii3C6H5O7· 2H20 一并加入到上述溶液中，快速磁力攪拌1小時(shí)；
4.將上述混合溶液裝入高壓反應(yīng)釜中，于160°C的烘箱中反應(yīng)12小時(shí)；
5.將反應(yīng)所得產(chǎn)物冷卻后用去離子水和無水乙醇分別洗滌3次后在80°C下干燥12小時(shí)，即得到二氧化錫納米材料。所得二氧化錫納米材料的粒徑在40 60 nm范圍內(nèi)，且單分散性良好。實(shí)施例2:
實(shí)施過程除以下不同外，其他均與實(shí)施例1相同
1.用量筒分別量取20mL無水乙醇(CH3CH2OH)和80 mL的去離子水，倒入燒杯中，混合均勻；
4.將上述混合溶液裝入高壓反應(yīng)釜中，于120°C的烘箱中反應(yīng)36小時(shí)； 所得二氧化錫納米材料的粒徑在40 200 nm范圍內(nèi)。 實(shí)施例3
實(shí)施過程除以下不同外，其他均與實(shí)施例1相同
2.用電子天平稱取1.0738g (5 mmol)的硫酸亞錫(SnSO4)和0. 7353 (2. 5 mmol)的二水合檸檬酸三鈉(Na3C6H5O7 · 2H20)；
4.將上述混合溶液裝入高壓反應(yīng)釜中，于140°C的烘箱中反應(yīng)M小時(shí)； 所得二氧化錫納米材料的粒徑在40 100 nm范圍內(nèi)，但有大量塊狀SnO2生成。
實(shí)施例4
實(shí)施過程除以下不同外，其他均與實(shí)施例1相同
2.用電子天平稱取1.0738g (5 mmol)的硫酸亞錫(SnSO4)；
3.把稱量的SnSO4加入到溶液中，快速磁力攪拌2小時(shí)；4.將上述混合溶液裝入高壓反應(yīng)釜中，于200°C的烘箱中反應(yīng)2小時(shí)； 所得二氧化錫納米材料的粒徑在40 60 nm范圍內(nèi)，但存在一定的團(tuán)聚現(xiàn)象。
以上實(shí)施例所得產(chǎn)物為SnA納米材料，均具有相似的XRD譜圖，只是形貌上有些差別。參見附圖，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中所得產(chǎn)物SnA的X射線衍射(XRD)譜圖，XRD 分析在日本RigaKu D/max-2550型X射線衍射儀上進(jìn)行，Cu-K α衍射。從圖1可知，SnO2 衍射峰的位置與標(biāo)準(zhǔn)卡片相一致(JCPDS card No. 41-1445)，且無其他明顯的雜晶相出現(xiàn)， 證明通過該方法成功合成出了具有金紅石結(jié)構(gòu)的純相的SnA納米材料。參見附圖，圖2為本發(fā)明中實(shí)施例1中所得SnA的掃描電子顯微鏡(SEM)照片圖。，SEM分析采用日本JEOL公司JSM-6700F型掃描電子顯微鏡觀察材料形貌。由圖2可知，合成出的SnA具有均一的球狀形貌。參見附圖，圖3為本發(fā)明中實(shí)施例1中所得SnO2的透射電子顯微鏡(TEM)照片圖。 TEM分析采用日本JEOL公司JEM-200CX型透射電子顯微鏡觀察材料形貌。從TEM圖片可以看出，采用該法合成出的SnA呈現(xiàn)多孔材料的特征，其粒徑在50 nm左右，且單分散性非常好。
權(quán)利要求
1. 一種二氧化錫納米材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為a.按照(1 9 9)的體積比將無水乙醇和去離子水混合均勻，形成混合液；b.按照(2 5 4)的摩爾比分別稱取硫酸亞錫和二水合檸檬酸三鈉，并加入到步驟 a所得混合液中，攪拌1 2小時(shí)；c.將步驟b所得混合液在120 200°C下反應(yīng)2 48小時(shí)，經(jīng)過濾后用去離子水和無水乙醇洗滌，然后烘干后即得到二氧化錫納米材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氧化錫納米材料的制備方法。該方法的具體步驟為采用硫酸亞錫(SnSO4)和二水合檸檬酸三鈉(Na3C6H5O7·2H2O)為原料，兩者的用量按照一定的摩爾比作為計(jì)量基準(zhǔn)，即SnSO4:Na3C6H5O7·2H2O=2:5~4，將其稱好后加入到一定量的體積比為(1:9~9)的無水乙醇和去離子水的混合溶液中，快速攪拌1~2小時(shí)后裝入高壓反應(yīng)釜中于120~200℃下反應(yīng)2~48小時(shí)，冷卻后分別用去離子水和乙醇洗滌若干次，干燥后即得到二氧化錫納米材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，可批量生產(chǎn)。所得產(chǎn)物二氧化錫納米球的粒徑在50nm左右，且單分散性好。
文檔編號(hào)C01G19/02GK102267718SQ20111018054
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者何青泉, 劉剛, 張海嬌, 焦正, 耿洪亞, 魏鳳君 申請(qǐng)人:上海大學(xué)