CN103101967A - 一种三维多级SnO2纳米花的制备方法 - Google Patents

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王淑荣
王丽伟
黄唯平
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Abstract

本发明涉及一种三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于所述的制备SnO2纳米花的起始原料为SnCl2·2H2O、NaOH、CTAB和去离子水;制备过程包括水热、离心、洗涤、烘干和焙烧;所制备的SnO2纳米花的结构特征为由三维的SnO2纳米片组装而成的三维多级花状结构;所制备的SnO2纳米花的直径为1~3μm,纳米片的厚度为20~40nm。本次发明公开了所述三维多级SnO2纳米花的具体制备方法。本发明的有益效果在于:所采用的制备SnO2纳米花的原材料廉价易得;所采用的制备SnO2纳米花的制备方法环境友好、水热温度低能耗小;所采用的制备SnO2纳米花的制备方法操作简单、可重复性强、产率高,适于批量生产;所述的三维多级SnO2纳米花形貌特殊罕见,可用于传感器、催化剂、催化剂载体等材料,有着良好的应用前景。

Description

一种三维多级SnO2纳米花的制备方法
技术领域
本发明涉及一种三维多级SnO2纳米花的制备方法。
技术背景
SnO2是一种典型的n型半导体金属氧化物,它的禁带宽度为3.6eV,作为最重要的功能材料之一,SnO2被广泛应用于传感器材料、催化剂、光催化剂、催化剂载体、纳米过滤膜、热镜、搪瓷和电磁材料等。近年来,随着纳米科学的发展,纳米材料因其独特的电、光、热、磁、力等性质而备受人们关注。纳米材料的尺寸、形貌都会极大地影响它本身的性质,从而影响其应用前景。目前,人们对纳米材料的研究,已经从零维、一维,开始向多维发展,合成出很多丰富的形貌,同时纳米组装体系也引起了研究者的极大兴趣,成为纳米材料研究的新热点。纳米SnO2作为功能材料比如传感器材料性能优良、选择性高、稳定性好,所以一经发现就受到人们的重视,得以迅速发展。但是目前合成出的纳米级SnO2·形貌上大都是零维的纳米粒子,或者一维的纳米线(棒、管、带),具有特殊形貌的三维SnO2纳米花却鲜见报道。此类纳米材料具有较高的孔隙率、较大的表面积、通透的立体结构等优点,有利于反应介质的吸附和传输扩散,因而可以应用在很多领域,如催化剂、水处理剂、药物负载、纳米医药、锂离子电池和传感器等。传统的制备SnO2纳米材料的方法,不仅制备方法繁琐、对设备要求高,而且多用到挥发性、有毒的试剂,影响人体健康、造成环境污染。因此,选择操作简单、成本低廉、环境友好的方法合成三维多级SnO2纳米花结构不仅具有重要的理论研究意义,而且可以推进新型SnO2纳米功能材料的发展。
发明内容
本发明针对上述技术分析,提供了一种低温水热法合成三维多级SnO2纳米花的制备方法,该方法操作简单、成本低廉、环境友好、可重复性强,所述的SnO2纳米花的结构特征为由二维SnO2纳米片组装而成的三维多级花状结构,所制备的三维多级SnO2纳米花可作为传感器材料、催化剂或催化剂载体材料。
本发明的技术方案:
一种三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于所述制备方法的起始原料是廉价易得的SnCl2·2H2O、NaOH、CTAB和去离子水,采用水热合成过程,经过离心,洗涤,烘干和焙烧等处理,所制备的三维SnO2纳米花由三维SnO2纳米片组装而成,纳米花的直径为1~3μm,纳米片的厚度为20~40nm。
所述三维多级SnO2纳米花的制备方法:将40ml含有SnCl2、NaOH和CTAB的水溶液,转移到50ml聚四氟乙烯反应釜中,恒温水热24h后,冷却至室温,离心收集所得沉淀,用去离子水,无水乙醇洗涤,60℃干燥,400℃焙烧4h。
所述水热反应温度为130℃。
所述水热溶液中SnCl2的浓度为0.05mol/L;NaOH的浓度为0.20mol/L和0.26mol/L;CTAB的浓度为0.05mol/L。
本发明的有益效果在于:
1.所采用的低温水热合成三维多级SnO2纳米花的制备方法操作简单、成本低廉、环境友好、可重复性强。
2.所制备的SnO2纳米材料由二维的SnO2纳米片组装而成的形貌新奇的三维多级纳米花结构。
3.所采用的制备三维多级SnO2纳米花的制备方法,产率高达82%,适于批量生产。
4.所制备的三维多级SnO2纳米花可作为传感器材料、催化剂或催化剂载体材料。
附图说明
图1为实施例1中所制备三维多级SnO2纳米花的XRD谱图。
图2为实施例2中所制备三维多级SnO2纳米花的XRD谱图。
图3为实施例1中所制备三维多级SnO2纳米花的FE-SEM谱图。
图4为实施例2中所制备三维多级SnO2纳米花的FE-SEM谱图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的说明
实施例1:
1)称取0.45gSnCl2·2H2O溶于20mL蒸馏水中,搅拌20min,得到溶液①;
2)称取0.32gNaOH和0.72gCTAB溶于20mL蒸馏水中,搅拌20min,得到溶液②;
3)将溶液①和溶液②混合,搅拌40min得到均匀溶液③;
4)将溶液③转移到50mL反应釜中,130℃水热24h;
5)产物离心,水和乙醇各洗五次,60℃干燥13h,得到黄褐色产物;用马弗炉400℃焙烧4h,收集黄褐色产品。
实施例2:
1)称取0.46gSnCl2·2H2O溶于20mL蒸馏水中,搅拌20min,得到溶液④;
2)称取0.42gNaOH和0.73gCTAB溶于20mL蒸馏水中,搅拌20min,得到溶液⑤;
3)将溶液④和溶液⑤混合,搅拌40min得到均匀溶液⑥;
4)将溶液⑥转移到50mL反应釜中,130℃水热24h;
5)产物离心,水和乙醇各洗五次,60℃干燥13h,得到黄褐色产物;用马弗炉400℃焙烧4h,收集黄褐色产品。
实施例3:
对实施例1、2所制备的三维多级SnO2纳米花材料执行X射线衍射实验(XRD):在日本理学公司生产D/max-2500型X射线衍射仪上进行样品物相分析,测定条件:石墨单色检测器,管流100mA,CuKα辐射源,阶宽0.02°,与JCPDF标准谱图(41-1445)比较,样品的谱线经指标化后表明,产物均为单一的四方SnO2晶系,XRD谱图分别如图1、图2所示。
实施例4:
对实施例1、3所制备的三维多级SnO2纳米花材料执行场发射电子扫描显微镜(FE-SEM)实验:将样品粘在样品台上,使用德国LEO公司的1530VP 型扫描电子显微镜,分辨率为1.0nm(高真空模式)和1.2nm(低真空可变压力模式),最大放大倍数为90万倍,加速电压为0.1KV~30KV,束流为4pA~10nA,FE-SEM照片分别如图3、图4所示。

Claims (7)

1.一种三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于所述的SnO2纳米花的制备方法为低温水热合成方法,所述的SnO2纳米花的结构特征为由SnO2纳米片组装而成的三维多级花状结构。
2.根据权利要求1所述的三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于,将40ml含有SnCl2、NaOH和CTAB的水溶液,转移到50ml四氟乙烯反应釜中,恒温水热24h后,冷却至室温,离心收集所得沉淀,用去离子水,无水乙醇洗涤,60℃干燥,400℃焙烧4h。
3.根据权利要求2所述的三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于,所述制备SnO2纳米花的原材料为SnCl2·2H2O、NaOH、CTAB和去离子水。
4.根据权利要求2所述的三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于,所述SnO2纳米花的制备方法为低温水热法,水热温度为130℃。
5.根据权利要求2所述的三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于,所述水热溶液中SnCl2的浓度为0.05mol/L,NaOH的浓度为0.20mol/L和0.26mol/L,CTAB的浓度为0.05mol/L。
6.根据权利要求2所述的三维多级SnO2纳米花的制备方法,其特征在于,所述SnO2纳米花的直径为1~3μm,纳米片的厚度为20~40nm。
7.根据权利要求2、3所述的三维多级SnO2纳米花可作为传感器、催化剂和催化剂载体材料。
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