由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及二氧化錫的制備，具體為一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法。
【背景技術】
[0002]二氧化錫是一種重要的無機材料，也是一種具有應用前景的半導體材料，廣泛應用于制陶工業(yè)、光催化、光電催化及氣敏傳感等領域。
[0003]我國生產二氧化錫已有較長歷史，均采用傳統(tǒng)的硝酸法生產工藝。即將錫溶于硝酸，生成偏錫酸，經多次水洗、干燥、煅燒、粉碎，得到黃色的二氧化錫，該法硝酸消耗大，環(huán)境污染嚴重，錫消耗高，產品純度低，色澤達不到高檔用品要求。因此，二氧化錫仍要依賴進
□ O
[0004]目前，形貌不同的納米氧化錫的制備引起廣泛關注，成為研宄熱點。主要方法有液相法和氣相法兩大類。常用的方法有電弧氣化合成法，低溫等離子化學法，溶膠-凝膠法，水熱法，共沉淀法等?，F有的制備方法存在操作復雜、成本高、能耗大等問題，有的方法需要添加表面活性劑等，有的方法二氧化錫的形貌難于控制等。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種過程簡單、操作方便、易于形貌調控的制備方法，即用于制備由納米碎片自組裝成球形二氧化錫的制備方法。
[0006]本發(fā)明是采用如下技術方案實現的:
一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，包括如下步驟:
(1)、將3?4g四氯化錫溶于50?55ml乙醇中，充分溶解后，加入I?2g對苯二甲酸，然后加入氫氟酸或鹽酸或甲酸或乙酸，繼續(xù)攪拌使其充分混合；
(2)、將步驟(I)中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220°C恒溫反應12?14h;
(3)、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。
[0007]經過優(yōu)選，步驟(I)中，加入濃度為0.20?0.50ml濃度為40%的氫氟酸；或者2ml濃度為99.8%的乙酸；或者2ml濃度為88%的甲酸；或者2ml濃度為36?38%的鹽酸。
[0008]在上述條件下，采用規(guī)定的原料種類，合理的原料配比，嚴格確定優(yōu)化的反應溫度和時間。錫前驅體鹽和對苯二甲酸在乙醇溶劑中充分溶解后，加入一定量酸，各物質通過協(xié)同作用，生成納米碎片，進而納米碎片自組裝長大成球形二氧化錫。反應中，優(yōu)選加入氫氟酸、鹽酸、甲酸或乙酸中的一種，加入的酸既抑制了錫鹽水解，也加速了反應速率，進而加速了成核；各物質的比例，即錫前驅體鹽、對苯二甲酸、溶劑以及酸的濃度和用量，均是生成完美納米碎片組裝球形二氧化錫的關鍵。
[0009]上述方法中的原料配比、實驗溫度和時間等參數均是申請人經過了長期摸索和大量實驗，得到球形的納米二氧化錫的所需特定參數，后續(xù)處理保證了本產品的純度。
[0010]合成的球形二氧化錫可用于檢測低濃度揮發(fā)性有機物。由本發(fā)明的球形二氧化錫制備的傳感器用于甲醇，乙醇，甲醛，乙醛，丙酮，三乙胺，二甲胺和三甲胺揮發(fā)性氣體的檢測，其中對三乙胺有較高的選擇性，并且效果顯著，其次是二甲胺和乙醇等(圖3)。并且，在160°C對不同濃度的三乙胺進一步分析，結果球形二氧化錫對低濃度lppm，lOppm，30ppm及50ppm揮發(fā)性三乙胺的響應值分別為5、30、55和77，具有操作溫度低，靈敏度高，響應恢復快的優(yōu)點。
[0011]進一步對本方法制備的球形二氧化錫進行表征分析。X射線衍射譜圖(圖1)可以提供物質的結構信息，由圖1分析可知，得到的為二氧化錫，其純度高，無其他雜質存在。掃描電鏡可以提供物質的微觀形貌，由電鏡照片(圖2)觀測可知，合成的二氧化錫形貌為球形，并且粒度均勻，高度分散；高分辨掃描電鏡圖(圖2中插入圖)表明，制備的球形二氧化錫是由納米小碎片組成。制備的球形二氧化錫對不同有機揮發(fā)性物質的響應差異(圖3)表明，本發(fā)明制備的產品對三乙胺有較高的選擇性。
[0012]本發(fā)明設計合理，上述方法制備過程簡單，操作方便，工藝參數易控制，成本低；由納米碎片自組裝的球形二氧化錫，其粒度均勻，高度分散，可用于低濃度揮發(fā)性有機物的氣敏檢測，有利于工業(yè)化制備及應用。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明方法制備的二氧化錫的X射線衍射圖。
[0014]圖2是本發(fā)明方法制備的二氧化錫的掃描電鏡圖，其中，插入圖是放大的二氧化錫球的掃描電鏡圖。
[0015]圖3是本發(fā)明方法制備的球形二氧化錫對不同氣體響應的選擇性圖。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。
[0017]實施例1
一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，包括如下步驟:
(1)、將3g四氯化錫溶于50ml乙醇中，充分溶解后，加入1.5g對苯二甲酸，然后加入0.20?0.30ml濃度為40%的氫氟酸，繼續(xù)攪拌30min使其充分混合；
(2)、將步驟(I)中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220°C恒溫反應13h;
(3)、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。
[0018]實施例2
一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，包括如下步驟:
(1)、將3.8g四氯化錫溶于50ml乙醇中，充分溶解后，加入1.2g對苯二甲酸，然后加入0.30?0.50ml濃度為40%的氫氟酸，繼續(xù)攪拌30min使其充分混合；
(2)、將步驟(I)中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220°C恒溫反應13h;
(3)、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。
[0019]實施例3
一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，包括如下步驟:
(1)、將3.5g四氯化錫溶于55ml乙醇中，充分溶解后，加入2g對苯二甲酸，然后加入2ml濃度為99.8%的乙酸，繼續(xù)攪拌30min使其充分混合； (2)、將步驟(I)中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220°C恒溫反應12h;
(3)、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。
[0020]實施例4
一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，包括如下步驟:
(1)、將48四氯化錫溶于52ml乙醇中，充分溶解后，加入Ig對苯二甲酸，然后加入2ml濃度為88%的甲酸，繼續(xù)攪拌30min使其充分混合；
(2)、將步驟(I)中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220°C恒溫反應14h;
(3)、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。
[0021]實施例5
一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，包括如下步驟:
(1)、將3g四氯化錫溶于53ml乙醇中，充分溶解后，加入1.8g對苯二甲酸，然后加入2ml濃度為36?38%的鹽酸，繼續(xù)攪拌30min使其充分混合；
(2)、將步驟(I)中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220°C恒溫反應12h;
(3)、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。
【主權項】
1.一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)、將3?4g四氯化錫溶于50?55ml乙醇中，充分溶解后，加入I?2g對苯二甲酸，然后加入氫氟酸或鹽酸或甲酸或乙酸，繼續(xù)攪拌使其充分混合； (2)、將步驟(I)中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220°C恒溫反應12?14h; (3)、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。
2.根據權利要求1所述的由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，加入濃度為0.20?0.50ml濃度為40%的氫氟酸；或者2ml濃度為99.8%的乙酸；或者2ml濃度為88%的甲酸；或者2ml濃度為36?38%的鹽酸。
【專利摘要】本發(fā)明涉及二氧化錫的制備，具體為一種由納米碎片自組裝球形二氧化錫的制備方法，包括如下步驟：（1）、將3～4g四氯化錫溶于50～55ml乙醇中，充分溶解后，加入1～2g對苯二甲酸，然后加入氫氟酸或鹽酸或甲酸或乙酸，繼續(xù)攪拌使其充分混合；（2）、將步驟（1）中得到的混合溶液轉移入反應釜，在220℃恒溫反應12～14h；（3）、反應釜冷卻后，取出樣品，經離心、洗滌和干燥處理后，即得到產品。上述方法制備過程簡單，操作方便，工藝參數易控制；由納米碎片自組裝的球形二氧化錫，其粒度均勻，高度分散，可用于低濃度揮發(fā)性有機物的氣敏檢測。
【IPC分類】B82Y30-00, C01G19-02
【公開號】CN104556209
【申請?zhí)枴緾N201510010763
【發(fā)明人】杜建平, 趙瑞花, 楊江峰, 李晉平
【申請人】太原理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月9日