CN104310462A - 一种水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法 - Google Patents

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郑胜彪
唐婧
朱金坤
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Abstract

本发明公开了一种水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法，步骤如下：分别称取1-3mmol分析纯的SnCl4·5H2O、25-30mmol分析纯的NaOH、0.1-0.3mmol分析纯的M2+金属盐，溶解得SnCl4·5H2O溶液、NaOH溶液和M2+金属盐溶液；在磁力搅拌条件下，将SnCl4·5H2O溶液滴加到NaOH溶液中，形成透明溶液；再滴加M2+盐溶液，形成悬浊液；将悬浊液转入带有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，补充蒸馏水，密封后放入电热烘箱中，在100-180℃下反应4-16h；冷却后，产物分离、洗涤和干燥。本发明以分析纯的SnCl4·5H2O、分析纯的NaOH和分析纯的M2+金属盐为原料，通过水热法合成羟基锡酸盐微晶，产物易分离和纯化，合成的羟基锡酸盐微晶具有良好的形貌，尺度规整，方法简单，绿色环保。

Description

一种水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法
技术领域
本发明涉及锡酸盐制备技术领域，尤其涉及一种水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法。
背景技术
近年来钙钛矿型结构金属锡酸盐(M[Sn(OH)6]，其中M：Zn，Ca，Mg，Sr)因其在许多领域有着重要的应用前景而受到关注，如绝缘陶瓷、传感器、电极材料、光催化材料等。羟基锡酸盐是典型的钙钛矿结构关键功能材料羟基化合物，具有优异的光催化、阻燃和抑烟、气敏特性、光催化等性能，在电极与电池材料、光催化剂、气敏元件、阻燃材料域有着广泛的用途和应用前景，是解决能源和环境问题的关键功能材料之一。材料性能的优异与晶体的尺度、形貌及制备方法有关，其中制备方法是基础。近年来M[Sn(OH)6]的制备方法主要有固相法、共沉淀法、均相沉淀法、水热法。
其中固相反应法是一种传统的工艺，是把金属盐或金属氧化物按一定的比例充分混合，经充分研磨后，再进行煅烧，可以直接得到或再研磨后得到超微粉体的工艺方法，此方法工艺过程简单，产量大，制备的超微粉体颗粒具有成本低、填充性好、无团聚等优点。共沉淀法是指在溶有相关离子溶液中，添加合适的沉淀剂进行沉淀反应，生成成分均一的沉淀物，沉淀物再经过干燥或焙烧制得高纯纳米粉体材料的方法，该合成方法易于控制、工艺简单、生产周期短、成本低、设备简单等优点，这是制备羟基锡酸锌纳米粉体最常用的方法之一。均相沉淀法是指在均相溶液中借助适当的化学反应，有计划、有控制地产生沉淀反应所需的离子，使之在整个溶液中缓慢地析出密实较重的无定形沉淀物或大颗粒的晶态沉淀方法，均相沉淀法的优点是不仅可以通过适合的均相沉淀剂制备出结晶优良的大颗粒沉淀，而且可以制备出紧密的较重的无定形沉淀物。水热合成是指在特制的密闭高压反应釜中，以水溶液作为反应介质，在一定的温度(100～1000℃)和水的自生压强(1～100Mpa)下进行无机合成与材料制备的一种方法，水热合成法制备的产物具有分散性好、粒度易控制、纯度高等优点。
固相化学反应法、均相沉淀法、水热合成法和共沉淀法等制备工艺方法各有优点，但是由于各种制备方法自身的限制，水热合成法和沉淀法是目前工业上制备经基锡酸锌材料的主要方法，但是目前的方法所制得的产品存在着形貌单一、团聚严重等缺点。固相化学反应法也存在着能耗大、对设备仪器要求高、粉体颗粒不够细、生产效率低、易混入杂质等难以克服的缺点。均相沉淀法会引起溶液中其他物质的共沉淀，使沉淀玷污，它会使晶态沉淀成为细小颗粒，给过滤和洗涤带来困难；而无定形沉淀则很蓬松，既难过滤洗涤，又很容易吸附杂质。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法，方法简单，绿色环保，成本低廉，产物易于分离和纯化，产物形貌和尺度规整。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法，包括以下步骤：
(1)反应物称量与溶液的配制：分别称取1-3mmol分析纯的SnCl4·5H2O、25-30mmol分析纯的NaOH、0.1-0.3mmol分析纯的M2+金属盐，M为Zn，Ca，Mg，Sr中的一种，分别加入到盛有10-15mL的蒸馏水小烧杯中，在磁力搅拌的条件下溶解，分别得到SnCl4·5H2O溶液、NaOH溶液和M2+金属盐溶液；
(2)在磁力搅拌的条件下，将SnCl4·5H2O溶液慢慢滴加到NaOH溶液中，直至形成一个稳定透明的溶液，再将M2+金属盐溶液滴加到上述透明溶液中，直至形成一个稳定的悬浊液；
(3)将步骤(2)的悬浊液转入带有聚四氟乙烯内胆的高压反应中釜中，补充蒸馏水至整个容积的80％，密封后放入电热烘箱中，控制温度在100-180℃，反应时间为4-16h；
(4)产物的分离、洗涤和干燥：反应停止后，等高压反应釜冷却至室温，打开反应釜，将聚四氟乙烯内胆中的沉淀物取出进行分离、洗涤，洗涤后将沉淀物放在真空干燥箱中，在60℃条件下干燥3-5小时，即得羟基锡酸盐微晶。
优选地，步骤(1)中所述的M2+金属盐为ZnCl2、CaCl2、MgCl2、SrCl2中的一种。
优选地，步骤(3)中控制温度在150℃，反应时间为10小时。
优选地，步骤(4)中所述洗涤是用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤三次。
与已有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明以分析纯的SnCl4·5H2O、分析纯的NaOH和分析纯的M2+金属盐为原料，通过水热法合成羟基锡酸盐微晶，产物易于分离和纯化，合成出的羟基锡酸盐微晶具有良好的形貌，尺度规整，而且方法简单，绿色环保。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的羟基锡酸锌微晶的XRD图谱；
图2为本发明实施例1制备的羟基锡酸锌微晶的电镜图片；
图3为本发明实施例2制备的羟基锡酸钙微晶的XRD图谱；
图4为本发明实施例2制备的羟基锡酸钙微晶的电镜图片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不仅限于这些实施例，在未脱离本发明宗旨的前提下，所作的任何改进均落在本发明的保护范围之内。
实施例1：
羟基锡酸锌微晶的制备：
分别称取2mmol分析纯的SnCl4·5H2O、25mmol分析纯的NaOH、0.2mmol分析纯的ZnCl2，分别加入到盛有10mL的蒸馏水小烧杯中，在磁力搅拌的条件下溶解，分别得到SnCl4·5H2O溶液、NaOH溶液和ZnCl2溶液；在磁力搅拌的条件下，将SnCl4·5H2O溶液慢慢滴加到NaOH溶液中，直至形成一个稳定透明的溶液，再将ZnCl2溶液滴加到上述透明溶液中，直至形成一个稳定的悬浊液；将悬浊液转入带有聚四氟乙烯内胆的高压反应中釜中，补充蒸馏水至整个容积的80％，密封后放入电热烘箱中，控制温度在140℃，反应时间为12h；反应停止后，等高压反应釜冷却至室温，打开反应釜，将聚四氟乙烯内胆中的沉淀物取出进行分离、洗涤，洗涤时用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤三次，洗涤后将沉淀物放在真空干燥箱中，在60℃条件下干燥4小时，即得羟基锡酸锌微晶。
将制备的羟基锡酸锌微晶装入可以封口的塑料袋或试剂瓶中，用X-射线现衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)对产物的物相、晶型、形貌、尺度进行表征。制备的羟基锡酸锌微晶的XRD图谱如图1所示，电镜图片如图2所示。
实施例2：
羟基锡酸钙微晶的制备：
分别称取3mmol分析纯的SnCl4·5H2O、30mmol分析纯的NaOH、0.3mmol分析纯的CaCl2，分别加入到盛有15mL的蒸馏水小烧杯中，在磁力搅拌的条件下溶解，分别得到SnCl4·5H2O溶液、NaOH溶液和CaCl2溶液；在磁力搅拌的条件下，将SnCl4·5H2O溶液慢慢滴加到NaOH溶液中，直至形成一个稳定透明的溶液，再将CaCl2溶液滴加到上述透明溶液中，直至形成一个稳定的悬浊液；将悬浊液转入带有聚四氟乙烯内胆的高压反应中釜中，补充蒸馏水至整个容积的80％，密封后放入电热烘箱中，控制温度在130℃，反应时间为5h；反应停止后，等高压反应釜冷却至室温，打开反应釜，将聚四氟乙烯内胆中的沉淀物取出进行分离、洗涤，洗涤时用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤三次，洗涤后将沉淀物放在真空干燥箱中，在60℃条件下干燥5小时，即得羟基锡酸钙微晶。
将制备的羟基锡酸钙微晶装入可以封口的塑料袋或试剂瓶中，用X-射线现衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)对产物的物相、晶型、形貌、尺度进行表征。制备的羟基锡酸钙微晶的XRD图谱如图3所示，电镜图片如图4所示。

Claims (4)

1.一种水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)反应物称量与溶液的配制：分别称取1-3mmol分析纯的SnCl4·5H2O、25-30mmol分析纯的NaOH、0.1-0.3mmol分析纯的M2+金属盐，M为Zn，Ca，Mg，Sr中的一种，分别加入到盛有10-15mL的蒸馏水小烧杯中，在磁力搅拌的条件下溶解，分别得到SnCl4·5H2O溶液、NaOH溶液和M2+金属盐溶液；
(2)在磁力搅拌的条件下，将SnCl4·5H2O溶液慢慢滴加到NaOH溶液中，直至形成一个稳定透明的溶液，再将M2+金属盐溶液滴加到上述透明溶液中，直至形成一个稳定的悬浊液；
(3)将步骤(2)的悬浊液转入带有聚四氟乙烯内胆的高压反应中釜中，补充蒸馏水至整个容积的80％，密封后放入电热烘箱中，控制温度在100-180℃，反应时间为4-16h；
(4)产物的分离、洗涤和干燥：反应停止后，等高压反应釜冷却至室温，打开反应釜，将聚四氟乙烯内胆中的沉淀物取出进行分离、洗涤，洗涤后将沉淀物放在真空干燥箱中，在60℃条件下干燥3-5小时，即得羟基锡酸盐微晶。
2.根据权利要求1所述的水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的M2+金属盐为ZnCl2、CaCl2、MgCl2、SrCl2中的一种。
3.根据权利要求1所述的水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法，其特征在于：步骤(3)中控制温度在150℃，反应时间为10小时。
4.根据权利要求1所述的水热法合成羟基锡酸盐微晶的方法，其特征在于：步骤(4)中所述洗涤是用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤三次。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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