CN102086044B - 一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。其制备步骤大体为：将锡盐和碱源分别配制成溶液；在磁力搅拌下，将碱源溶液均匀地滴加到锡盐溶液中，然后再搅拌形成均匀的前驱体溶液；将该前驱体溶液移入反应釜中进行水热处理；所得水热产物经洗涤、烘干即得由纳米SnO2颗粒构成的空心球状粉体。本发明制备得到的SnO2空心球大小均匀，形貌规整，结晶良好，球壳的厚度均匀。本方法不需要可牺牲模板，工艺简单，反应条件温和，具有制备周期短、产品品质高、产率高、成本低等特点，是一种环境友好型的合成方法。

Description

一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法。
背景技术
空心球材料作为一种特殊的纳米或微米材料，是近年来发展的一类重要的具有新颖特性和功能性的结构材料，其显著特征在于其具有空心结构及厚度在微纳尺度范围内的壳层。这类材料具有低密度、高比表面积、结构稳定和表面可渗透性等特性，其中空部分可以容纳客体材料，因而能被广泛应用于药物、染料、催化剂的载体，气敏材料、过滤材料、低介电材料、人工细胞和光子晶体等领域。
二氧化锡(SnO2)是一种化学稳定性高，光电性能优良的宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.6eV，在透明电极、气敏材料、太阳能电池、催化材料等方面具有重要的应用价值。空心球结构的二氧化锡，因其独特的结构而具备优越于其实心材料的电化学活性、催化活性、气敏特性，从而引起人们的广泛关注。例如，Archer研究小组在Advanced Materials，2006，18，2325-2329中报道其制备出的SnO2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；朱英杰研究小组在Advanced Functional Materials，2007，17，59-64中报道其制备的锌掺杂SnO2空心球对甲基橙具有极好的催化活性；李亚栋研究小组在Sensors and Actuators B，2006，113，937-943中报道其制备的SnO2空心球对乙醇显示出很好的敏感性能。
目前，已经可以利用一般的湿化学反应方法在常规条件下制备具有较高质量的空心球状SnO2纳米材料。例如，中国专利CN 101012067A(公开号)，提出了一种浸渍-煅烧法制备纳米SnO2空心球的方法，其制备周期和热处理时间较长，热处理温度较高；中国专利CN 1789140A(公开号)，公开了一种以氧化锌为牺牲模板且SnO2空心球球壳可控的SnO2纳米材料的制备方法。
然而，上述空心球状SnO2纳米粉体的制备方法存在一定的不足：
1、热处理温度较高，高温煅烧过程容易引入杂质，导致粉体颗粒的长大和团聚，从而影响粉体的最终性能。
2、模板的制备和去除增加了工艺的复杂性，使成本增加，并且在利用化学溶液腐蚀方法去除大量模板时，会产生环境污染，不利于进行长期大规模的生产。
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空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法，以降低制备成本，简化工艺流程，减少环境污染，从而适合于大规模工业化生产。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：
a)将锡盐溶解到无水乙醇或去离子水或两者的醇水混合溶剂中，经搅拌形成0.2～0.4mol/l的锡盐溶液；将碱源溶解到去离子水中，经搅拌形成0.4～1mol/l的碱源溶液；
b)在强搅拌下，将碱源溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然后再搅拌5～15min，形成均匀的前驱体溶液；
c)将上述前驱体溶液转移到水热反应釜中，在160～200℃下水热处理8～24h，然后自然冷却至室温；
d)将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下60～90℃烘干1～3h得到白色产物，即为由SnO2纳米颗粒构成的空心球状粉体。
向上述的前驱体溶液中添加适量乙二醇或聚乙二醇(PEG-800、PEG-2000、PEG-6000、PEG-10000等，控制分子量在800～10000)，其他步骤相同，亦可得到空心球状SnO2纳米粉体，乙二醇添加量为5～30vol％，或者是聚乙二醇(聚乙二醇分子量是800～10000)，添加量为1～5％，对锡盐的质量百分比，有助于提高空心球结构的稳定性、均匀性和分散性。
所述的锡盐为氯化亚锡、氯化锡、硝酸锡、硫酸锡或氟化亚锡中的一种。
所述的碱源为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或尿素中的一种。
所述的洗涤方法为：依次用去离子水和无水乙醇采用离心分离或过滤方法将水热产物分别洗涤数次(一般用去离子水洗涤3～4次，用无水乙醇洗涤1～2次)，直至将可溶性的离子完全去除。具体为：
a)将产物均匀地分移入容量为50ml的离心管内，然后向离心管内注入30～40ml的去离子水；
b)将装有产物和去离子水的离心管对称地放入高速离心机内，设定转速(一般为4000～8000r/min)和时间(一般10～15min)，开启离心机完成一次离心分离，弃去上层清液，完成一次洗涤；
c)接下来按照相同的操作，依次用去离子水和无水乙醇洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除。其中Cl-和SO4 2-可分别通过AgNO3溶液和BaCl2溶液检测上层清液是否产生白色沉淀来判断是否完全去除。
d)水热产物的洗涤过程也可以通过过滤方法来实现。其中Cl-和SO4 2-可分别通过AgNO3溶液和BaCl2溶液检测滤液是否产生白色沉淀来判断是否完全去除。
所述的合成过程中涉及到的搅拌为磁力搅拌，对强搅拌没有具体要求，一般情况下，在滴加碱源溶液时的搅拌强度比其他过程大。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
a)最终得到的空心球状粉体由SnO2纳米晶粒组成，空心球大小均匀，形貌规整，结晶良好，球壳的厚度可控，一般在100～800nm；
b)本发明不需要使用可牺牲的模板，从而不需要后续高温或化学处理去除模板的过程，制备过程简单并避免了对空心球结构的破坏；
c)工艺简单无污染，条件温和，能耗低，原料简单易得，成本低，适宜工业化生产。
附图说明
图1、为空心球状SnO2纳米粉体的X射线衍射图；
图2、为空心球状SnO2纳米粉体的场发射扫描电镜图；
图3、为空心球状SnO2纳米粉体的透射电镜照片。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
a)将1.3539g SnCl2.2H2O溶解到20ml无水乙醇中，然后搅拌至形成0.3mol/l的氯化亚锡澄清溶液；将0.8g的NaOH溶解到50ml去离子水中，然后搅拌直至形成0.4mol/l的NaOH澄清溶液；
b)在强搅拌下，将NaOH溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然后再搅拌10min，形成均匀的乳白色前驱体溶液；
c)将上述前驱体溶液转移到水热反应釜中，在180℃下水热处理12h，然后自然冷却至室温；
d)依次用去离子水和无水乙醇将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下70℃烘干2h得到白色的空心球状SnO2纳米粉体。由SnO2纳米颗粒组成的SnO2空心球直径约为2μm，球壳厚度约为250nm。
如图1的X射线衍射图所示，可以看出样品纯度高，结晶良好，且与JCPDS卡片41-1445(space group：P42/mnm，
Figure G2009101547202D00041
Figure G2009101547202D00042
)的各峰对应(为金红石型结构，属四方晶系)；如图2所示，可以看出空心球由纳米颗粒构成，大小均匀，形貌规整，直径介于1～2μm，球壳的厚度约250nm；如图3所示，可以清楚地看到空心球的空心结构特征。
实施例2：
a)将1.8052g SnCl2.2H2O溶解到20ml无水乙醇中，然后搅拌至形成0.4mol/l的氯化亚锡澄清溶液；将0.4g的NaOH溶解到20ml去离子水中，然后搅拌直至形成0.5mol/l的NaOH澄清溶液；
b)在强搅拌下，将NaOH溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然后再搅拌15min，形成均匀的乳白色前驱体溶液；
c)向上述前驱体溶液中加入10ml的乙二醇，然后再搅拌30min，形成均匀的溶液；
d)将上述溶液转移到水热反应釜中，在180℃下水热处理12h，然后自然冷却至室温；
e)依次用去离子水和无水乙醇将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下90℃烘干1h得到白色的空心球状SnO2纳米粉体。由SnO2纳米颗粒组成的SnO2空心球直径约为3μm，球壳厚度约为500nm。
实施例3：
a)将1.0518g SnCl4.5H2O溶解到10ml去离子水中，然后搅拌至形成0.3mol/l的氯化锡溶液；将0.8g的NaOH溶解到40ml去离子水中，然后搅拌直至形成0.5mol/l的NaOH澄清溶液；
b)在强搅拌下，将NaOH溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然后再搅拌10min，形成均匀的乳白色前驱体溶液；
c)将上述前驱体溶液转移到水热反应釜中，在160℃下水热处理16h，然后自然冷却至室温；
d)依次用去离子水和无水乙醇将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下60℃烘干3h得到白色的空心球状SnO2纳米粉体。由SnO2纳米颗粒组成的SnO2空心球直径约为1μm，球壳厚度约为200nm。
实施例4：
a)将1.0518g SnCl4.5H2O溶解到5ml去离子水和5ml无水乙醇的混合溶剂中，然后搅拌至形成0.3mol/l的氯化锡溶液；将0.8978g的KOH溶解到40ml去离子水中，然后搅拌直至形成0.4mol/l的KOH澄清溶液；
b)在强搅拌下，将KOH溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然后再搅拌15min，形成均匀的乳白色前驱体溶液；
c)将上述前驱体溶液转移到水热反应釜中，在180℃下水热处理12h，然后自然冷却至室温；
d)依次用去离子水和无水乙醇将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下70℃烘干2h得到白色的空心球状SnO2纳米粉体。由SnO2纳米颗粒组成的SnO2空心球直径约为2.5μm，球壳厚度约为300nm。
实施例5：
a)将1.0518g SnCl4.5H2O溶解到10ml去离子水中，然后搅拌至形成0.3mol/l的氯化锡溶液；将0.8g的NaOH溶解到40ml去离子水中，然后搅拌直至形成0.5mol/l的NaOH澄清溶液；
b)在强搅拌下，将NaOH溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然后再搅拌10min，形成均匀的乳白色前驱体溶液；
c)向上述前驱体溶液中加入0.0526g的聚乙二醇2000，然后再搅拌30min，形成均匀的溶液；
c)将上述溶液转移到水热反应釜中，在180℃下水热处理10h，然后自然冷却至室温；
d)依次用去离子水和无水乙醇将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下80℃烘干2h得到白色的空心球状SnO2纳米粉体。由SnO2纳米颗粒组成的SnO2空心球直径约为2μm，球壳厚度约为250nm。空心球结构更加稳定，分散性提高。

Claims (1)

1.一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法，
其特征在于步骤依次为：
a)将1.3539g SnCl2·2H2O溶解到20mL无水乙醇中，然后搅拌至形成0.3mol/L的氯化亚锡澄清溶液；将0.8g的NaOH溶解到50mL去离子水中，然后搅拌直至形成0.4mol/L的NaOH澄清溶液；
b)在强搅拌下，将NaOH溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然后再搅拌10min，形成均匀的乳白色前驱体溶液；
c)将上述前驱体溶液转移到水热反应釜中，在180℃下水热处理12h，然后自然冷却至室温；
d)依次用去离子水和无水乙醇将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下70℃烘干2h得到白色的空心球状SnO2纳米粉体，由SnO2纳米颗粒组成的SnO2空心球直径为2μm，球壳厚度为250nm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102627316A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 大连理工大学 一种SnO2三维空心球纳米材料的制备方法
CN104108748B (zh) * 2013-04-17 2016-03-30 中国石油化工股份有限公司 Sn-Al复合氧化物的制备方法及该复合氧化物的应用
CN103435096B (zh) * 2013-08-16 2015-06-10 河南理工大学 一种制备尺寸可控的纳米二氧化锡的方法
CN103864139A (zh) * 2014-02-18 2014-06-18 上海大学 三维分层多级花状二氧化锡微球的制备方法
CN104118904B (zh) * 2014-07-01 2016-03-02 济南大学 三维空心多级结构氧化锡气敏材料的制备方法及其应用
CN104261462B (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 浙江大学 一种微纳二氧化锡实心球的制备方法
CN104528808B (zh) * 2014-12-27 2016-08-24 陕西科技大学 一种二氧化锡中空微球的制备方法
CN105259211A (zh) * 2015-10-13 2016-01-20 武汉工程大学 一种气体传感器纳米敏感材料、其浆料及其制备方法和应用
CN106423137B (zh) * 2016-09-07 2019-01-22 大连交通大学 一种无担载纳米晶二氧化锡的制备方法及其应用
CN109266891B (zh) * 2018-09-17 2020-11-17 西安工程大学 一种氧化锡增强银基电接触合金的制备方法
CN109301204B (zh) * 2018-09-25 2021-03-16 陕西科技大学 一种空心球结构硫化锡/氧化锡锂离子电池负极材料的制备方法
CN110066117B (zh) * 2019-05-13 2022-03-01 扬州大学 一种新型自连接SnO2微球及其制备方法及应用
CN110408365A (zh) * 2019-07-10 2019-11-05 浙江工业大学 一种相变微胶囊的制备方法
CN110467217B (zh) * 2019-08-29 2021-12-28 西安工程大学 一种珊瑚状纳米二氧化锡粉体的制备方法
CN110931767B (zh) * 2019-12-19 2021-06-11 哈工大泰州创新科技研究院有限公司 一种碳包覆FeCo合金修饰SnO2钠离子电池负极材料及其制法
CN114180619A (zh) * 2020-09-15 2022-03-15 中国民航大学 一种空心纳米SnO2气敏材料的制备方法
CN112267044B (zh) * 2020-10-19 2022-04-22 西安工程大学 一种铜/石墨/氧化锡电接触材料的制备方法
CN112259278B (zh) * 2020-10-19 2022-05-03 西安工程大学 一种颗粒复合纤维增强铜氧化锡触头材料的制备方法
CN112239350B (zh) * 2020-10-19 2022-08-05 西安工程大学 一种铜氧化锡触头材料的制备方法
CN113189151A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 重庆文理学院 一种高响应高热稳定性二氧化锡传感器及制备方法
CN113189152A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 重庆文理学院 一种可在高温环境下检测乙醇的传感设备及处理方法
CN114314645B (zh) * 2022-01-11 2022-12-16 苏州大学 一种分散在醇类溶剂中的二氧化锡纳米颗粒的制备方法及应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100463860C (zh) * 2007-02-01 2009-02-25 郑州大学 二氧化锡空心球的制备方法
CN101565200A (zh) * 2009-06-04 2009-10-28 西北稀有金属材料研究院 粒径与形貌可控的纳米二氧化锡粉体的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100463860C (zh) * 2007-02-01 2009-02-25 郑州大学 二氧化锡空心球的制备方法
CN101565200A (zh) * 2009-06-04 2009-10-28 西北稀有金属材料研究院 粒径与形貌可控的纳米二氧化锡粉体的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yue Li et al..Synthesis of SnO2 nano-sheets by a template-free hydrothermal method.《Materials Letters》.2009,第63卷2085-2088. *

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