CN101012067A - 二氧化锡空心球的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米二氧化锡空心球的制备方法，在反应罐中，配制质量百分比为1－40％的锡盐或锡酸盐水溶液，加入碱调节水溶液pH值在9－14间，将天然聚合物粉末加入反应罐中混合均匀，浸渍1－10天，天然聚合物粉末加入质量为水溶液用量1－20％，将浸渍后的天然聚合物粉末滤出并干燥，然后将干燥处理的浸渍天然聚合物粉末放入高温加热容器内，于300℃－800℃温度下热处理3－25小时，降温至室温即可，具有制备程序简化、易于控制、制备原料来源丰富可再生以及减少环境污染的优点。

Description

二氧化锡空心球的制备方法

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种纳米二氧化锡空心球的制备方法。

背景技术

纳米级空心球材料是近年来发展的一类重要的具有新颖特性和功能性的新奇结构材料，其明显特征在于其具有空的内部空间及厚度在纳米尺度范围内的壳层。这类材料的中空部分可以容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，同时，它们具有低密度、高表面积、稳定性和表面可渗透性等特性，因而能被广泛应用于可控释放胶囊(药物、燃料、化妆品和墨水)、人工细胞、过滤材料、光子晶体、药物输运级形状选择吸收剂和催化剂等领域。

二氧化锡(SnO₂)是重要的宽禁带半导体材料之一，禁带宽度为3.6eV，在透明电极、太阳能电池、功能陶瓷、信息材料、敏感材料和催化材料等方面具有重要的应用价值。纳米级二氧化锡空心球，因其独特结构具备优越于其固体材料的催化活性、电化学活性而引起人们的强烈兴趣。例如，Xie等报道其制备的二氧化锡空心球不仅对乙醇显示出良好的室温敏感性，而且对于乙醇的氧化具有潜在的电催化活性。Archer研究小组报道其制备出的二氧化锡空心球在作为锂离子电池正极材料使用时，显示出优越的储锂性能和电化学循环性能。

目前，二氧化锡空心球的制备有多种方法，例如采用模板(聚苯乙烯球、聚多糖球、嵌段共聚物或表面活性剂形成的胶束、硅球等)法，首先将欲制备的材料吸附或沉积到模板表面，然后利用煅烧或溶液化学腐蚀等方法除去模板制备出空心球材料，而这类模板需用有机化学原料提前制备或购买，往往涉及复杂的工艺步骤，从而使成本增加，并产生环境污染，使大规模工业化生产受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种制备二氧化锡空心球的方法，以降低制备成本，从而适合于大规模工业化生产，同时本发明的目的还在于提供一种制备程序简化、易于控制、制备原料来源丰富可再生以及减少环境污染的制备二氧化锡空心球的方法。

本发明的目的是这样实现的：具体包括以下步骤：

(1)预处理：在反应罐中，配制质量百分比为1-40％的锡盐或锡酸盐水溶液，加入碱调节上述水溶液的PH值在9-14范围内，然后将天然聚合物粉末加入反应罐中，混合均匀，浸渍1-10天，天然聚合物粉末的加入质量为配制上述水溶液用量的1-20％，

(2)预处理物料的干燥：将浸渍后的天然聚合物粉末滤出并干燥，

(3)热处理：将经过干燥处理的浸渍天然聚合物粉末放入高温加热容器内，于300℃-800℃温度下热处理3-25小时，降温至室温即可。

所述的锡盐选自四氯化锡、二氯化锡、硝酸锡或硫酸锡，锡酸盐选自锡酸钠、亚锡酸钠或锡酸钾。

所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或浓氨水。

所述的天然聚合物粉末选自木粉、锯末或植物秸杆粉碎物。

本发明采用浸渍-煅烧法制备了二氧化锡空心球，制得的二氧化锡空心球纯度高，形貌规整，粒径在50nm-200nm之间。与现有制备二氧化锡空心球的方法相比，本发明具有以下优势：

(1)二氧化锡空心球制备过程中不涉及任何有机溶剂，无污染；

(2)二氧化锡空心球制备过程中所用原料之一为可再生天然高分子材料，来源广泛、易得到、价格低廉，并且无须任何前处理；

(3)二氧化锡空心球制备过程简单、条件温和、易于控制、适合于工业化生产。

总之，本发明生产工艺简单、安全、成本低、无污染，是一种适合于工业化生产的制备方法。

附图说明

图1是按实施例1所制备的二氧化锡空心球的粉末晶体衍射图，采用PhilipsX′Pert pro型X射线多晶衍射仪(Cu靶)。

图2是按实施例1所制备的二氧化锡空心球的低倍透射电镜照片，采用FEITecnai G² 20型透射电子显微镜(200KV)。

图3为二氧化锡空心球的高倍透射电镜照片，采用FEI Tecnai G² 20型透射电子显微镜(200KV)

具体实施方式

实施例1：

(1)预处理：在反应罐内，将5g SnCl₄·5H₂O溶于80g蒸馏水中，用NaOH调节体系PH值为10，记为溶液A。

(2)物料浸渍：然后将10g法国梧桐木锯末加入溶液A中，室温下浸渍7天后，真空抽滤浸渍物，室温干燥得到浸渍锯末微粉。

(3)热处理：将浸渍锯末放入到马弗炉内，炉温在400℃恒定20小时后，降温出料即可制得二氧化锡空心球。

图1是按实施例1制备出的二氧化锡空心球材料的X射线晶体衍射图谱，衍射峰位表明为纯净的金红石型二氧化锡。图2、图3分别是按实施例1制备出的二氧化锡空心球的低倍透射电镜照片和高倍透射电镜照片，图中是所有球形粒子都具有明显的黑色边缘部位和浅白色的中心区域，这种对比差异是空心球的典型特征。

实施例2：

(1)预处理：在反应罐内，将1.5g SnCl₄·5H₂O溶于148.5g蒸馏水中，用NaOH调节体系PH值为10，记为溶液A。

(2)物料浸渍：然后将1.5g法国梧桐木锯末加入溶液A中，室温下浸渍7天后，真空抽滤浸渍物，室温干燥得到浸渍锯末微粉。

(3)热处理：将浸渍锯末放入到马弗炉内，炉温在400℃恒定20小时后，降温出料即可制得二氧化锡空心球。

实施例3：

(1)预处理：在反应罐中，将25g SnCl₄·5H₂O溶于100g蒸馏水中，用NaOH调节体系PH值为12，记为溶液A。

(2)物料浸渍：然后将7.5g泡桐锯末加入溶液A中，室温下浸渍5天后，真空抽滤浸渍物，室温干燥得到浸渍锯末微粉。

(3)热处理：将浸渍锯末放入到马弗炉中，炉温在500℃恒定10小时后，降温出料即可制得二氧化锡空心球。

实施例4：

(1)预处理：在反应罐中，将65g SnCl₄·5H₂O溶于100g蒸馏水中，用NaOH调节体系PH值为12，记为溶液A。

(2)物料浸渍：然后将16.5g泡桐锯末加入溶液A中，室温下浸渍10天后，真空抽滤浸渍物，室温干燥得到浸渍锯末微粉。

(3)热处理：将浸渍锯末放入到马弗炉中，炉温在500℃恒定10小时后，降温出料即可制得二氧化锡空心球。

实施例5：

(1)预处理：在反应罐中，将0.85g Na₂SO₃·3H₂O溶于80g蒸馏水中，用NaOH调节体系PH值为13，记为溶液A。

(2)物料浸渍：然后将8.5g泡桐锯末加入溶液A中，室温下浸渍3天后，真空抽滤浸渍物，室温干燥得到浸渍锯末微粉。

(3)热处理：将浸渍锯末放入到马弗炉中，炉温在800℃恒定4小时后，降温出料即可制得二氧化锡空心球。

实施例6：

(1)预处理：在反应罐中，将3.5g Na₂SO₃·3H₂O溶于80g蒸馏水中，用NaOH调节体系PH值为14，记为溶液A。

(2)物料浸渍：然后将16.5g玉米秸杆粉碎物加入溶液A中，室温下浸渍2天后，真空抽滤浸渍物，室温干燥得到浸渍锯末微粉。

(3)热处理：将浸渍锯末放入到马弗炉中，炉温在800℃恒定3小时后，降温出料即可制得二氧化锡空心球。

本发明可用其他的不违背本发明的精神和主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (4)

1、一种纳米二氧化锡空心球的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)预处理：在反应罐中，配制质量百分比为1-40％的锡盐或锡酸盐水溶液，加入碱调节上述水溶液的PH值在9-14范围内，然后将天然聚合物粉末加入反应罐中，混合均匀，浸渍1-10天，天然聚合物粉末的加入质量为配制上述水溶液用量的1-20％，

(2)预处理物料的干燥：将浸渍后的天然聚合物粉末滤出并干燥，

(3)热处理：将经过干燥处理的浸渍天然聚合物粉末放入高温加热容器内，于300℃-800℃温度下热处理3-25小时，降温至室温即可。

2、根据权利要求1所述的二氧化锡空心球的制备方法，其特征在于：所述的锡盐选自四氯化锡、二氯化锡、硝酸锡或硫酸锡，锡酸盐选自锡酸钠、亚锡酸钠或锡酸钾。

3、根据权利要求1所述的二氧化锡空心球的制备方法，其特征在于：所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或浓氨水。

4、根据权利要求1所述的二氧化锡空心球的制备方法，其特征在于：所述的天然聚合物粉末选自木粉、锯末或植物秸杆粉碎物。

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