納米復(fù)合物的方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米半導(dǎo)體復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]Sm2O3是一種具有4f電子結(jié)構(gòu)的寬禁帶金屬氧化物，常溫下禁帶寬度為4_6eV，Sm2O3晶體具有三種晶型，當(dāng)溫度高于850°C時(shí)，單斜晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄?，?000°C左右轉(zhuǎn)變?yōu)榱骄?，屬于多晶相轉(zhuǎn)化的氧化物，Sm2O3具有高的電阻率，高的介電常數(shù)，高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等性能，具有優(yōu)越的電學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于陶瓷電容器、汽車尾氣處理、催化劑和醫(yī)學(xué)等方面；另外，納米Sm2O3還具有核性質(zhì)，可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料、屏蔽材料和控制材料等領(lǐng)域。
[0003]SnO2具有四方晶系(金紅石結(jié)構(gòu))和正交晶系兩種晶體結(jié)構(gòu)，其中正交相極不穩(wěn)定，只能在高溫條件下存在，正常情況下的SnO2晶體都是屬于金紅石結(jié)構(gòu)。純SnO2晶體無色透明，是一種重要的寬帶隙的η型半導(dǎo)體材料。禁帶寬度為3.65eV，由于Sn的電子親和力較小，，SnO2晶體中存在較多的氧空位，因而具有η型半導(dǎo)體特性。納米SnO2具有量子尺寸效應(yīng)，因而可以具有更寬的禁帶寬度，Senthilkumar等人證明納米SnO2顆粒尺寸越小，禁帶寬度越大，最高可高達(dá)4.26eV。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種采用熱輔助溶膠-凝膠法制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物的方法，該方法的反應(yīng)介質(zhì)為有機(jī)金屬醇鹽溶液，易實(shí)現(xiàn)多組分的均勻摻雜，且工藝簡單。溶膠-凝膠法的最大優(yōu)點(diǎn)在于易實(shí)現(xiàn)多組分的均勻摻雜，且工藝簡單，無需洗滌，此外還有粉體純度高、均勻性好、粒徑小等優(yōu)勢(shì)，利于形成形貌均勻的Sm203/Sn02納米復(fù)合物。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種采用熱輔助溶膠-凝膠法制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物的方法，包括以下步驟:
[0007]I)將分析純SmCl3.6H20、SnCl4.5H20和檸檬酸以1: (0.2?2):1的摩爾比溶于溶劑中制得Sn4+摩爾濃度為0.088?0.18mol/L的溶液A ；
[0008]2)在磁力攪拌下調(diào)節(jié)溶液A的pH至7?13，繼續(xù)攪拌I?2h形成透明溶膠；
[0009]3)將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱形成透明凝膠；
[0010]4)將凝膠放入恒溫干燥箱中，在100?200°C下反應(yīng)3?12h ;
[0011]5)將干凝膠放入坩禍，置于馬弗爐中于500?800°C下煅燒0.5?5h，即得Sm2O3/SnO2納米復(fù)合物。
[0012]步驟I)中采用分析純氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值。
[0013]步驟3)中加熱0.5?5h形成透明凝膠。
[0014]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明以熱輔助溶膠凝膠法制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物，利用氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH，磁力攪拌得到透明溶膠，恒溫水浴箱加熱形成透明凝膠，恒溫干燥箱干燥形成干凝膠，馬弗爐中于煅燒即得Sm203/Sn02納米復(fù)合物。該反應(yīng)的工藝設(shè)備簡單，能耗低，所得粉體純度高、均勻性好、粒徑小，且該反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，以有機(jī)金屬醇鹽做為反應(yīng)溶液，安全性好，可行性強(qiáng)，所以非常經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，具有很好的工業(yè)化前景。
【【附圖說明】】
[0016]圖1是本發(fā)明所制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物的SEM圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0017]實(shí)施例1:
[0018]I)將0.0llmol 分析純的 SmCl3.6Η20、0.0022mol 分析純的 SnCl4.5Η20和 0.0llmol分析純的檸檬酸以溶于50ml蒸餾水中制得Sn4+摩爾濃度為0.088mol/L溶液A ;
[0019]2)在磁力攪拌下采用分析純氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液A的pH至7，繼續(xù)攪拌Ih形成透明溶膠；
[0020]3)將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱0.5h形成透明凝膠；
[0021]4)將凝膠放入恒溫干燥箱中，在100°C下反應(yīng)3h ;
[0022]5)將干凝膠放入坩禍，置于馬弗爐中于500°C下煅燒0.5，即得Sm203/Sn02納米復(fù)合物。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]I)將 0.0048mol 分析純的 SmCl3.6H20、0.0024mol 分析純的 SnCl4.5H20 和0.0048mol分析純的檸檬酸以溶于50ml蒸餾水中制得Sn4+摩爾濃度為0.096mol/L溶液A ；
[0025]2)在磁力攪拌下采用分析純氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液A的pH至9，繼續(xù)攪拌1.5h形成透明溶膠；
[0026]3)將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱Ih形成透明凝膠；
[0027]4)將凝膠放入恒溫干燥箱中，在150°C下反應(yīng)5h ;
[0028]5)將干凝膠放入坩禍，置于馬弗爐中于600°C下煅燒lh，即得Sm203/Sn02m米復(fù)合物。
[0029]實(shí)施例3:
[0030]I)將 0.0lmol 分析純的 SmCl3.6Η20、0.0075mol 分析純的 SnCl4.5H20 和 0.0lmol分析純的檸檬酸以溶于50ml蒸餾水中制得Sn4+摩爾濃度為0.15mol/L的溶液A ;
[0031]2)在磁力攪拌下采用分析純氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液A的pH至10，繼續(xù)攪拌1.5h形成透明溶膠；
[0032]3)將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱3h形成透明凝膠；
[0033]4)將凝膠放入恒溫干燥箱中，在150°C下反應(yīng)8h ;
[0034]5)將干凝膠放入坩禍，置于馬弗爐中于700°C下煅燒2.5h，即得Sm203/Sn02納米復(fù)合物。
[0035]實(shí)施例4:
[0036]I)將 0.009mol 分析純的 SmCl3.6Η20、0.009mol 分析純的 SnCl4.5Η20 和 0.009mol分析純的檸檬酸以溶于50ml蒸餾水中制得Sn4+摩爾濃度為0.18mol/L的溶液A ;
[0037]2)在磁力攪拌下采用分析純氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液A的pH至13，繼續(xù)攪拌1.5h形成透明溶膠；
[0038]3)將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱3.5h形成透明凝膠；
[0039]4)將凝膠放入恒溫干燥箱中，在150°C下反應(yīng)1h ;
[0040]5)將干凝膠放入坩禍，置于馬弗爐中于750°C下煅燒4h，即得Sm203/Sn02m米復(fù)合物。
[0041]實(shí)施例5:
[0042]I)將 0.008mol 分析純的 SmCl3.6Η20、0.016mol 分析純的 SnCl4.5Η20 和 0.008mol分析純的檸檬酸以溶于10ml蒸餾水中制得Sn4+摩爾濃度為0.16mol/L的溶液A ;
[0043]2)在磁力攪拌下采用分析純氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液A的pH至13，繼續(xù)攪拌2h形成透明溶膠；
[0044]3)將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱5h形成透明凝膠；
[0045]4)將凝膠放入恒溫干燥箱中，在200°C下反應(yīng)12h ;
[0046]5)將干凝膠放入坩禍，置于馬弗爐中于800°C下煅燒5h，即得Sm203/Sn02m米復(fù)合物。
[0047]圖1是本發(fā)明所制備Sm203/Sn02m米復(fù)合物的掃描照片，從圖中可以看出產(chǎn)物為小顆粒自組裝而成的類球狀結(jié)構(gòu)。Sm203/Sn02納米復(fù)合物在光催化降解甲基橙中表現(xiàn)了很好的光催化性能，紫外照射30min后，對(duì)有機(jī)物的降解達(dá)到了 85% (而單獨(dú)的Sm2O3為12.9%，單獨(dú)的 SnO2^ 56.3% ) ο
[0048]不同形貌的復(fù)合物，其粒徑和表面積都有所差異；從吸附的角度來說，催化劑的活性與被降解物在催化劑上的吸附量有關(guān)，粒徑的減小，表面積增大，表面原子的配位不全，會(huì)使表面原子的活性位增多，這樣有利于反應(yīng)物的吸附增大了反應(yīng)活性；從光催化反應(yīng)機(jī)理來解釋，粒徑越小，電子擴(kuò)的時(shí)間越短，其在體內(nèi)復(fù)合的幾率越小，電荷的分離效果就越好，催化活性就越尚。故制備不同形貌的Sm203/Sn02納米復(fù)合物對(duì)其光催化性能的提尚有一定的影響；本發(fā)明所制備的小顆粒自組裝而成的類球狀結(jié)構(gòu)的Sm203/Sn02納米復(fù)合物具有較優(yōu)的光催化性能。
[0049]本發(fā)明微波水熱法所制備的Sm203/Sn02納米復(fù)合物，反應(yīng)介質(zhì)為水溶液，安全性高，反應(yīng)原料易得，可行性強(qiáng)，工藝設(shè)備簡單。利用磁力攪拌使反應(yīng)更充分均勻，制得具有較好光催化活性的Sm203/Sn02納米復(fù)合物，純度高，結(jié)晶性強(qiáng)，形貌均勻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用熱輔助溶膠-凝膠法制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將分析純SmCl3.6H20、SnCl4.5H20和檸檬酸以1: (0.2?2):1的摩爾比溶于溶劑中制得Sn4+摩爾濃度為0.088?0.18mol/L的溶液A ； 2)在磁力攪拌下調(diào)節(jié)溶液A的pH至7?13，繼續(xù)攪拌I?2h形成透明溶膠； 3)將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱形成透明凝膠； 4)將凝膠放入恒溫干燥箱中，在100?200°C下反應(yīng)3?12h; 5)將干凝膠放入坩禍，置于馬弗爐中于500?800°C下煅燒0.5?5h，即得Sm203/Sn02納米復(fù)合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用熱輔助溶膠-凝膠法制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物的方法:其特征在于:步驟I)中采用分析純氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用熱輔助溶膠-凝膠法制備Sm203/Sn02納米復(fù)合物的方法:其特征在于:步驟3)中加熱0.5?5h形成透明凝膠。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種采用熱輔助溶膠-凝膠法制備Sm2O3/SnO2納米復(fù)合物的方法：將分析純SmCl3·6H2O、SnCl4·5H2O和檸檬酸以1:(0.2～2):1的摩爾比溶于適量蒸餾水中，制得溶液A；采用分析純乙二胺調(diào)節(jié)溶液A的pH至7～13，充分?jǐn)嚢?.5～5h至透明溶膠；將溶膠放入恒溫水浴箱中加熱0.5～5h形成透明凝膠，將凝膠放入恒溫干燥箱中，在100～200℃下反應(yīng)3～12h，反應(yīng)結(jié)束后將干凝膠放入坩堝中，置于馬弗爐中于500～800℃下煅燒0.5～5h，即得Sm2O3/SnO2納米復(fù)合物。該反應(yīng)的工藝設(shè)備簡單，能耗低，所得粉體純度高、均勻性好、粒徑小，安全性好。
【IPC分類】C01G19-02, B82Y30-00, C01F17-00
【公開號(hào)】CN104556193
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510026290
【發(fā)明人】殷立雄, 柴思敏, 馬建中, 黃劍鋒, 王菲菲, 張東東, 裴宇梁, 韓鑫
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日