CN109536982B - 纳米二氧化锡的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米二氧化锡粉体的制备方法,其包括如下步骤:S1、搭设电解装置;S2、电解;S3、过滤洗涤烘干。本方法直接采用阳离子选择性透过膜电解,以浇铸的锡锭为锡源,以铵盐溶液为阳极电解液,以可溶性盐溶液为阴极电解液,通电进行电解,阳极区产生二氧化锡,阴极区发生析氢反应,电解一定时间后将阳极区的阳极液与二氧化锡进行固液分离,经洗涤烘干制备出高纯的二氧化锡。此工艺一步制备出二氧化锡粉体,工艺流程短;分离后的铵盐溶液可以循环返回阳极区进行循环利用,其制备方法简单,能减少杂质的引入,制备成本低,制备过程中不产生氮氧化物废气,因此制备过程安全、环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米材料制备领域,尤其涉及一种纳米二氧化锡的制备方法。
背景技术
二氧化锡是一种重要的N型宽带半导体材料,具有广泛的工业用途,主要用作透明导电氧化物、氧化催化剂、固态气敏材料等。透明导电氧化物薄膜在气敏传感器、薄膜电阻、电热转换层、太阳能电池和透明电极等领域已经得到广泛应用。
二氧化锡常见的制备方法有化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、蒸发冷凝法、微乳液法和喷雾热解法等。水热合成法、喷雾热解法、蒸发冷凝法对设备要求高,安全性能差,成本高;溶胶-凝胶法以金属醇盐为原料,导致成本高,且原料易燃,安全性差。此外制备纳米二氧化锡粉体的原料目前多采用成本较高的四氯化锡、氯化亚锡、硫酸亚锡等,制备成本高。
中国专利申请CN103332726A报道了用水热法合成纳米二氧化锡的方法,其以硫酸亚锡为锡源,水为溶剂,在小分子碱四丙基氢氧化铵的助晶化作用下,通过水热过程,制备纳米二氧化锡。
中国专利申请CN1657417A-偏锡酸(二氧化锡)粉体制造方法报道了锡和硝酸在密闭加压加氧的条件下,控制一定反应温度和反应时间,制备偏锡酸中间品,中间品经中和洗涤、干燥得偏锡酸;偏锡酸经煅烧,破碎后得粒径小于10μm的微细二氧化锡产品。
日本专利申请JP2014091649A报道了一种用化学沉淀法制备高分散性的二氧化锡粉末的方法,将锡和水的混合物加热至60-100℃后,添加硝酸,得到偏锡酸溶液;再用氨水调节反应液的pH值至2-6;然后将反应体系进行过滤洗涤,固液分离,将滤饼烘干得偏锡酸粉体。偏锡酸粉体通过气流磨粉碎后,在600-900℃煅烧2-6h,得到二氧化锡粉体。所得二氧化锡粉体D50为0.5-1.45μm、D90为2.0-5.0μm。化学沉淀法具有方法简单、成本低和适合大规模生产的优点,但是存在工艺过程长,且产生氮氧化物有害气体的缺点。
中国台湾专利申请TW201623152A报道了一种用电解法制备偏锡酸的制备方法,使用硝酸铵水溶液作为电解液进行电解生产氢氧化锡,并将氢氧化锡粉体进行固液分离,并将滤饼用40-80℃水进行洗涤,再在110-150℃下进行干燥,得到氢氧化锡粉体。但采用该工艺,阴极发生硝酸根的还原反应,仍会产生对环境不友好的亚硝酸根或氮氧化物等。
基于现有技术均存在一些难以克服的技术缺陷,本申请提出一种对环境友好的纳米二氧化锡粉体的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种对环境友好的纳米二氧化锡粉体的制备方法。
为实现前述目的,本发明采用如下技术方案:一种纳米二氧化锡粉体的制备方法,其包括如下步骤:
S1、搭设电解装置:搭设一个电解装置,该电解装置包括至少一个阴极区和至少一个阳极区,阴极区和阳极区交替间隔设置;每一阳极区以一锡极板为阳极板,每一阴极区以一种惰性极板为阴极板;该电解装置通过阳离子选择性透过膜将阴极区与阳极区分隔开;该电解装置以铵盐溶液作为阳极电解液,可溶性盐溶液作为阴极电解液,同时阳离子选择性透过膜将阳极电解液和阴极电解液分隔开;
S2、电解:以一定的输入电流密度开始电解,电解过程中,从阳极板溶出Sn4+,该溶出的Sn4+与阳极电解液中的OH-反应而生成二氧化锡;根据需要向阳极电解液中添加质量分数为2.0-25.0%的氨水来稳定阳极电解液的pH值和温度;阳极区产生的NH4 +透过阳离子选择性透过膜迁移至阴极电解液;同时,阴极板上发生析氢反应;
S3、过滤洗涤:电解一定时间后,当阳极电解液中的固体含量在3-12%这一范围内时,停止电解,将阳极电解液放空,并将阳极电解液进行过滤得到滤液和滤饼,滤液继续作为阳极电解液循环使用;滤饼用超纯水进行若干次过滤洗涤,经过过滤洗涤干燥的滤饼经破碎制粉即得到高纯二氧化锡粉体。
作为本发明的进一步改进,电解过程中,阳极区发生的反应包括:Sn=Sn4++4e;H2O=H++OH-;Sn4++2OH-=SnO2+2H+;NH3·H2O+H+=NH4 ++H2O。
作为本发明的进一步改进,电解过程中,阴极区发生的反应包括:2H2O=H2↑+2OH-;NH4 ++OH-=NH3·H2O。
作为本发明的进一步改进,所述阳极电解液为铵根离子浓度为0.2-1mol/L的硝酸铵溶液、氯化铵溶液、硫酸铵溶液、醋酸铵溶液中的单一溶液或者混合溶液。
作为本发明的进一步改进,所述阴极电解液为溶质浓度为0.2-1mol/L的醋酸铵、硫酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的单一溶液或者混合溶液。
作为本发明的进一步改进,所述阴极电解液的电解质的还原电位小于水析氢电位。
作为本发明的进一步改进,S2中,阳极电解液的pH值保持在3.0-7.0。
作为本发明的进一步改进,S2中,阳极电解液的温度稳定在20-50℃。
作为本发明的进一步改进,所述惰性极板为钛板、石墨板、镀贵金属其中之一。
作为本发明的进一步改进,输入电流密度为400-1200A/m2。
作为本发明的进一步改进,锡极板的制备方法为:将锡锭放入一熔炉中,升温至250-350℃并保温直至锡锭加热呈熔融状态,通过自动浇铸机,将锡液倒入模具中成型锡极板,待其冷却后,将锡极板脱模。
作为本发明的进一步改进,本方法还包括S4:阴极电解液的回收:电解后的阴极电解液,通过精馏处理,将电解后的阴极电解液分离为溶质浓度为0.2-1mol/L的阴极电解液和一定质量分数的氨水。
作为本发明的进一步改进,滤饼用超纯水进行过滤洗涤,直至洗液的电导率≤100μs/cm才停止过滤洗涤。
本方法直接采用阳离子选择性透过膜电解,以浇铸的锡锭为锡源,以铵盐溶液为阳极电解液,以可溶性盐溶液为阴极电解液,通电进行电解,阳极区产生二氧化锡,阴极区发生析氢反应,电解一定时间后将阳极区的阳极液与二氧化锡进行固液分离,经洗涤烘干制备出高纯的二氧化锡。此工艺一步制备出二氧化锡粉体,工艺流程短;分离后的铵盐溶液可以循环返回阳极区进行循环利用,其制备方法简单,能减少杂质的引入,制备成本低,制备过程中不产生氮氧化物废气,因此制备过程安全、环保。
附图说明
图1为本发明的实施例1所检测得到的XRD结果图。
图2为本发明的实施例1所检测得到的SEM结果图。
图3为本发明的实施例2所检测得到的XRD结果图。
图4为本发明的实施例2所检测得到的SEM结果图。
图5为本发明的实施例3所检测得到的XRD结果图。
图6为本发明的实施例3所检测得到的SEM结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种二氧化锡的制备方法,其包括如下步骤。
S1、搭设电解装置:搭设一个电解装置,该电解装置包括至少一个阴极区和至少一个阳极区,阴极区和阳极区交替间隔设置;每一阳极区以一锡极板为阳极板,每一阴极区以一种惰性极板为阴极板;该电解装置通过阳离子选择性透过膜将阴极区与阳极区分隔开;该电解装置以铵盐溶液作为阳极电解液,以可溶性盐作为阴极电解液,同时阳离子选择性透过膜将阳极电解液和阴极电解液分隔开。
S2、电解:以一定的输入电流密度开始电解,电解过程中,从阳极板溶出Sn4+,该溶出的Sn4+与阳极电解液中的OH-反应而生成二氧化锡;根据需要向阳极电解液中添加质量分数为2.0-25.0%的氨水来稳定阳极电解液的pH值和温度;从阳极板溶出的NH4 +透过阳离子选择性透过膜迁移至阴极电解液;同时,阴极板上发生析氢反应。
S3、过滤洗涤:电解一定时间后,当阳极电解液中的固体含量不在3-12%这一范围内时,停止电解,将阳极电解液放空,并将阳极电解液进行过滤得到滤液和滤饼,滤液继续作为阳极电解液循环使用;滤饼用超纯水进行若干次过滤洗涤,经过过滤洗涤干燥的滤饼经破碎制粉即得到高纯二氧化锡粉体。
在本发明的某些实施例中,还包括S4:阴极电解液的回收:电解后的阴极电解液,通过精馏处理,将电解后的阴极电解液分离为溶质浓度为0.2-1mol/L的阴极电解液和一定质量分数的氨水。优选地,所回收到的氨水的质量分数为10-15%。所分离得到的溶质浓度为0.2-1mol/L的阴极电解液又可以投入S1中循环使用,节省成本。
具体地,电解过程中,阳极区发生的反应包括:
Sn=Sn4++4e;
H2O=H++OH-;
Sn4++2OH-=SnO2+2H+;
NH3·H2O+H+=NH4 ++H2O。
具体地,电解过程中,阴极区发生的反应包括:
2H2O=H2↑+2OH-;
NH4 ++OH-=NH3·H2O。
在本发明的某些实施例中,所述锡极板的制备方法为:将锡锭放入一熔炉中,升温至250-350℃并保温直至锡锭加热呈熔融状态,通过自动浇铸机,将锡液倒入模具中成型锡极板,待其冷却后,将锡极板脱模。所采用的自动浇铸机为自主设计,该锡极板的制备方法稳定性好,保障了阳极板的高品质。锡锭使用的金属锡无特别限制,但为了保证产品能够应作为ITO粉制备的原料,使用的金属锡的纯度为4N,同时在制备过程中应避免杂质混入二氧化锡粉中。
本发明对于电解过程中的输入电流密度没有限制。优选地,输入电流密度为400-1200A/m2。原因在于:当输入电流密度<400A/m2时,二氧化锡粉的生成量变少,产能较低;当输入电流密度>1200A/m2时,电解时槽电压显著升高,通电部发热,能耗增加。
在本发明的某些实施例中,电解过程中,阳极电解液的pH值保持在3.0-7.0。因电解时阳极电解液中会不断产生氢离子,需要通过向阳极电解液中不断补充氨水来稳定阳极区的pH值在指定范围。当阳极电解液的pH<3.0时,沉降性能差;当阳极电解液pH超过7.0时,二氧化锡粉体的析出速度过快使阳极电解液浓度不均而直接形成沉淀,导致所制备得到的二氧化锡粉体的粒度分布范围较宽,不适合作为制备ITO的原料。
在本发明的某些实施例中,电解过程中,阳极电解液的温度稳定在20-50℃。当温度低于20℃时,粉体的析出速度会变得过慢;当温度高于50℃时,能耗高且电解液挥发严重,不够环保,粉体的析出速度会过快,导致粒度分布变宽。
在本发明的某些实施例中,所述阳极电解液为铵根离子浓度为0.2-1mol/L的硝酸铵溶液、氯化铵溶液、硫酸铵溶液、醋酸铵溶液中的单一溶液或者混合溶液。也即,阳极电解液的铵根离子浓度为0.2-1mol/L。当阳极电解液的铵根离子浓度低于0.2mol/L时,电解时的电压上升,发生通电部发热而造成电解装置损坏,另外还有电力成本变高等问题。当阳极电解液的铵根离子浓度超过1.0mol/L时,电解所得的浆料含盐量高,洗涤用水量增大,不够经济环保,最终电解得到的二氧化锡粉粗大化,且粒径分布不均匀。
在本发明的某些实施例中,所述阴极电解液为溶质浓度为0.2-1mol/L的醋酸铵、硫酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的单一溶液或者混合溶液。所述阴极电解液的电解质的还原电位小于水析氢电位。
在本发明的某些实施例中,电解过程中,阳极电解液的循环速度为15-30m3/h。当循环速度低于15m3/h时,会使界面层溶液的扩散速度跟不上电解速度,会导致电极表面的浓差极化,会使槽电压升高,电耗增大;当循环速度高于30m3/h,会产生不必要的能耗。
在本发明的某些实施例中,所述惰性极板为钛板、石墨板、镀贵金属其中之一。
在本发明的某些实施例中,滤饼用超纯水进行过滤洗涤,直至洗液的电导率≤100μs/cm才停止过滤洗涤。包含阳极电解液和二氧化锡的电解浆料,其过滤洗涤分离干燥通过过滤干燥装置进行,该装置有过滤、洗净、干燥一体化功能,内部结构简单,避免了转移过程中的杂质引入。洗涤过程中控制洗水的电导率小于100μs/cm;干燥采用夹套真空干燥,这样最终制得的高纯二氧化锡粉体不会结块。
在本发明中,阳离子选择性透过膜将阴极区和阳极区分开,可以将阴极区和阳极区的产物很好的分离,保障阳极区产物的高品质。
阳极板的厚度应保证随着电解时间的进行,阳极板与阴极板之间的电极间距不会发生显著变化;阳极板的尺寸大小依据生产规模来决定。在本发明的较佳实施例中,阳极板与阴极板之间的电极间距为10-40mm。当电极间距>40mm时,会导致阳极板与阴极板之间的电阻增大,电耗增大;当电极间距<10mm时,容易使阳极板、阴极板与阳离子选择性透过膜接触,不利于电解。
阳极电解液中的固体含量需控制在3-12%。因为当阳极电解液中的固体含量<3%时,分离效率比较低;当阳极电解液中的固体含量>12%时,电解液的粘性回过度上升,在电解液中的均匀扩散会受到不良影响,且会在管道内形成沉淀,对产品粒度的均匀性和阳极液的循环都会产生不好的影响。
综上所述,本方法的整个工艺流程短,可以有效的控制产品中的杂质含量;生产中不产生氮氧化物及亚硝酸根;整个体系的阴极电解液和阳极电解液可以循环使用,对环境非常友好。
下面针对本发明之较佳实施形态详细加以说明。
实施例1。
将4N锡锭放入一熔炉中,升温至250℃并保温直至锡锭加热呈熔融状态,通过自动浇铸机,将锡液倒入模具中成型锡极板,待其冷却后,将锡极板脱模,制成若干锡极板。所采用的自动浇铸机为自主设计,该锡极板的制备方法稳定性好,保障了阳极板的高品质。
搭设一个电解装置,该电解装置包括3个阴极区和2个阳极区,阴极区和阳极区交替间隔设置;每一阳极区以一锡极板为阳极板,每一阴极区以一惰性极板-钛板为阴极板;阳极区长宽高分别为600mm、40mm、321mm;阴极区长宽高分别为600mm、20mm、321mm。阳极板长宽高分别为450mm、8mm、317mm,钛板长宽高分别为450mm、2mm、317mm。该电解装置通过阳离子选择性透过膜将阴极区与阳极区分隔开;阳极区盛放有阳极电解液-溶质浓度为0.2mol/L的硝酸铵溶液,阴极区盛放有阴极电解液-溶质浓度为0.2mol/L的硫酸铵溶液,同时阳离子选择性透过膜将阳极电解液和阴极电解液分隔开。
开始电解,电解过程中,输入电流密度为400A/m2,从阳极板溶出Sn4+,该溶出的Sn4+与阳极电解液中的OH-反应而生成二氧化锡;根据需要向阳极电解液中添加质量分数为2.0%的氨水将阳极电解液的pH值稳定在5.0-5.5、将阳极电解液的温度稳定在20℃;从阳极板溶出的NH4 +透过阳离子选择性透过膜迁移至阴极电解液;同时,阴极板上发生析氢反应。
电解一定时间后,当阳极电解液中的固体含量达到3%时,停止电解,将阳极电解液放空,并将阳极电解液进行过滤得到滤液和滤饼,滤液继续作为阳极电解液循环使用;滤饼用超纯水进行若干次过滤洗涤,直至滤饼的电导率<100μs/cm,经过过滤洗涤干燥的滤饼经破碎制粉即得到4N二氧化锡粉体。
对所制备得到的二氧化锡粉体进行XRD和SEM分析可得图1和图2所示的结果,从分析结果可见,所制备得到的高纯二氧化锡粉体纯度为4N,且粒度分布均匀,D50粒径为0.25μm,BET为20m2/g。
实施例2。
将4N锡锭放入一熔炉中,升温至300℃并保温直至锡锭加热呈熔融状态,通过自动浇铸机,将锡液倒入模具中成型锡极板,待其冷却后,将锡极板脱模,制成若干锡极板。所采用的自动浇铸机为自主设计,该锡极板的制备方法稳定性好,保障了阳极板的高品质。
搭设一个电解装置,该电解装置包括3个阴极区和2个阳极区,阴极区和阳极区交替间隔设置;每一阳极区以一锡极板为阳极板,每一阴极区以一惰性极板-石墨板为阴极板;阳极区长宽高分别为410mm、40mm、200mm;阴极区长宽高分别为410mm、20mm、200mm。阳极板长宽高分别为390mm、15mm、196mm,石墨板长宽高分别为390mm、1mm、196mm。该电解装置通过阳离子选择性透过膜将阴极区与阳极区分隔开;阳极区盛放有阳极电解液-溶质浓度为0.5mol/L的氯化铵溶液,阴极区盛放有阴极电解液-溶质浓度为0.5mol/L的醋酸铵溶液,同时阳离子选择性透过膜将阳极电解液和阴极电解液分隔开。
开始电解,电解过程中,输入电流密度为800A/m2,从阳极板溶出Sn4+,该溶出的Sn4+与阳极电解液中的OH-反应而生成二氧化锡;根据需要向阳极电解液中添加质量分数为10.0%的氨水将阳极电解液的pH值稳定在3.0-5.5、将阳极电解液的温度稳定在40℃;从阳极板溶出的NH4 +透过阳离子选择性透过膜迁移至阴极电解液;同时,阴极板上发生析氢反应。
电解一定时间后,当阳极电解液中的固体含量达到8%时,停止电解,将阳极电解液放空,并将阳极电解液进行过滤得到滤液和滤饼,滤液继续作为阳极电解液循环使用;滤饼用超纯水进行过滤洗涤,直至滤饼的电导率<100μs/cm,经过过滤洗涤干燥的滤饼经破碎制粉即得到4N二氧化锡粉体。
对所制备得到的二氧化锡粉体进行XRD和SEM分析可得图3和图4所示的结果,从分析结果可见,所制备得到的高纯二氧化锡粉体纯度为4N,且粒度分布均匀,D50粒径为0.14μm,BET为32m2/g。
实施例3。
将4N锡锭放入一熔炉中,升温至350℃并保温直至锡锭加热呈熔融状态,通过自动浇铸机,将锡液倒入模具中成型锡极板,待其冷却后,将锡极板脱模,制成若干锡极板。所采用的自动浇铸机为自主设计,该锡极板的制备方法稳定性好,保障了阳极板的高品质。
搭设一个电解装置,该电解装置包括3个阴极区和2个阳极区,阴极区和阳极区交替间隔设置;每一阳极区以一锡极板为阳极板,每一阴极区以一惰性极板-石墨板为阴极板;阳极区长宽高分别为410mm、40mm、200mm;阴极区长宽高分别为410mm、20mm、200mm。阳极板长宽高分别为390mm、15mm、196mm,石墨板长宽高分别为390mm、1mm、196mm。该电解装置通过阳离子选择性透过膜将阴极区与阳极区分隔开;阳极区盛放有阳极电解液-溶质浓度为1.0mol/L的硫酸铵溶液,阴极区盛放有阴极电解液-溶质浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液,同时阳离子选择性透过膜将阳极电解液和阴极电解液分隔开。
开始电解,电解过程中,输入电流密度为1200A/m2,从阳极板溶出Sn4+,该溶出的Sn4+与阳极电解液中的OH-反应而生成二氧化锡;根据需要向阳极电解液中添加质量分数为25.0%的氨水将阳极电解液的pH值稳定在5.0-7.0、将阳极电解液的温度稳定在50℃;从阳极板溶出的NH4 +透过阳离子选择性透过膜迁移至阴极电解液;同时,阴极板上发生析氢反应。
电解一定时间后,当阳极电解液中的固体含量达到12%时,停止电解,将阳极电解液放空,并将阳极电解液进行过滤得到滤液和滤饼,滤液继续作为阳极电解液循环使用;滤饼用超纯水进行若干次过滤洗涤,直至滤饼的电导率<100μs/cm,经过过滤洗涤干燥的滤饼经破碎制粉即得到4N二氧化锡粉体。
对所制备得到的二氧化锡粉体进行XRD和SEM分析可得图3和图4所示的结果,从分析结果可见,所制备得到的高纯二氧化锡粉体纯度为4N,且粒度分布均匀,D50粒径为0.16μm,BET为30m2/g。
本方法直接采用阳离子选择性透过膜电解,以浇铸的锡锭为锡源,以铵盐溶液为阳极电解液,以可溶性盐作为阴极电解液,通电进行电解,阳极区产生二氧化锡,阴极区发生析氢反应,电解一定时间后将阳极区的阳极液与二氧化锡进行固液分离,经洗涤烘干制备出高纯的二氧化锡。此工艺一步制备出二氧化锡粉体,工艺流程短;分离后的铵盐溶液可以循环返回阳极区进行循环利用,其制备方法简单,能减少杂质的引入,制备成本低,制备过程中不产生氮氧化物废气,因此制备过程安全、环保。
尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施方式,但是本领域的普通技术人员将意识到,在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下,各种改进、增加以及取代是可能的。
Claims (11)
1.一种纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:其包括如下步骤:
S1、搭设电解装置:搭设一个电解装置,该电解装置包括至少一个阴极区和至少一个阳极区,阴极区和阳极区交替间隔设置;每一阳极区以一锡极板为阳极板,每一阴极区以一种惰性极板为阴极板;该电解装置通过阳离子选择性透过膜将阴极区与阳极区分隔开;该电解装置以铵盐溶液作为阳极电解液,可溶性盐溶液作为阴极电解液,同时阳离子选择性透过膜将阳极电解液和阴极电解液分隔开;
S2、电解:以一定的输入电流密度开始电解,电解过程中,从阳极板溶出Sn4+,该溶出的Sn4+与阳极电解液中的OH-反应而生成二氧化锡;根据需要向阳极电解液中添加质量分数为2.0-25.0%的氨水来稳定阳极电解液的pH值和温度;阳极区产生的NH4 +透过阳离子选择性透过膜迁移至阴极电解液;同时,阴极板上发生析氢反应;
S3、过滤洗涤:电解一定时间后,当阳极电解液中的固体含量在3-12%这一范围内时,停止电解,将阳极电解液放空,并将阳极电解液进行过滤得到滤液和滤饼,滤液继续作为阳极电解液循环使用;滤饼用超纯水进行若干次过滤洗涤,经过过滤洗涤干燥的滤饼经破碎制粉即得到高纯二氧化锡粉体;
所述阳极电解液为硝酸铵溶液、氯化铵溶液、硫酸铵溶液、醋酸铵溶液中的单一溶液或者混合溶液;
S2中,阳极电解液的pH值保持在3.0-7.0;
S2中,阳极电解液的温度稳定在20-50℃。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:电解过程中,阳极区发生的反应包括:Sn=Sn4++4e;H2O=H++OH-;Sn4++2OH-=SnO2+2H+;NH3·H2O+H+=NH4 ++H2O。
3.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:电解过程中,阴极区发生的反应包括:2H2O=H2↑+2OH-;NH4 ++OH-=NH3·H2O。
4.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:所述阳极电解液的铵根离子浓度为0.2-1mol/L。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:所述阴极电解液为溶质浓度为0.2-1mol/L的醋酸铵、硫酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的单一溶液或者混合溶液。
6.根据权利要求5所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:所述阴极电解液的电解质的还原电位小于水析氢电位。
7.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:所述惰性极板为钛板、石墨板、镀贵金属其中之一。
8.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:输入电流密度为400-1200A/m2。
9.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:锡极板的制备方法为:将锡锭放入一熔炉中,升温至250-350℃并保温直至锡锭加热呈熔融状态,通过自动浇铸机,将锡液倒入模具中成型锡极板,待其冷却后,将锡极板脱模。
10.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:本方法还包括S4:阴极电解液的回收:电解后的阴极电解液,通过精馏处理,将电解后的阴极电解液分离为溶质浓度为0.2-1mol/L的阴极电解液和一定质量分数的氨水。
11.根据权利要求1所述的纳米二氧化锡粉体的制备方法,其特征在于:滤饼用超纯水进行过滤洗涤,直至洗液的电导率≤100μs/cm才停止过滤洗涤。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5116468A (en) * | 1990-10-29 | 1992-05-26 | Th. Goldschmidt Ag | Method for the preparation of finely divided, electrically conductive tin(iv) oxide |
JPH06199523A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-19 | Japan Energy Corp | 酸化スズ粉末の製造方法 |
JPH06199522A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-19 | Japan Energy Corp | 酸化インジウム−酸化スズ粉末の製造方法 |
CN101220476A (zh) * | 2007-01-08 | 2008-07-16 | 刘景亮 | 退锡溶液的环保再生方法 |
CN101948133A (zh) * | 2010-10-28 | 2011-01-19 | 四川理工学院 | 一种利用退锡液联产锡酸钠和二氧化锡的方法 |
CN102424983A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-04-25 | 个旧市富祥工贸有限责任公司 | 一种高杂铅锡合金组合电解工艺 |
CN104876260A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 熊华亮 | 一种利用锡电解阳极泥直接制取二氧化锡的方法 |
CN104894599A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-09-09 | 成都虹华环保科技股份有限公司 | 一种退锡废液的回收利用工艺 |
TW201623152A (zh) * | 2014-11-25 | 2016-07-01 | Sumitomo Metal Mining Co | 氫氧化錫粉之製造方法、及氫氧化錫粉 |
CN105887117A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-08-24 | 苏州纳康纳米材料有限公司 | 一种氧化锡一维纳米材料的制备方法 |
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5116468A (en) * | 1990-10-29 | 1992-05-26 | Th. Goldschmidt Ag | Method for the preparation of finely divided, electrically conductive tin(iv) oxide |
JPH06199523A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-19 | Japan Energy Corp | 酸化スズ粉末の製造方法 |
JPH06199522A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-19 | Japan Energy Corp | 酸化インジウム−酸化スズ粉末の製造方法 |
CN101220476A (zh) * | 2007-01-08 | 2008-07-16 | 刘景亮 | 退锡溶液的环保再生方法 |
CN101948133A (zh) * | 2010-10-28 | 2011-01-19 | 四川理工学院 | 一种利用退锡液联产锡酸钠和二氧化锡的方法 |
CN102424983A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-04-25 | 个旧市富祥工贸有限责任公司 | 一种高杂铅锡合金组合电解工艺 |
TW201623152A (zh) * | 2014-11-25 | 2016-07-01 | Sumitomo Metal Mining Co | 氫氧化錫粉之製造方法、及氫氧化錫粉 |
CN105887117A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-08-24 | 苏州纳康纳米材料有限公司 | 一种氧化锡一维纳米材料的制备方法 |
CN104876260A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 熊华亮 | 一种利用锡电解阳极泥直接制取二氧化锡的方法 |
CN104894599A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-09-09 | 成都虹华环保科技股份有限公司 | 一种退锡废液的回收利用工艺 |
CN108342749A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-07-31 | 太原理工大学 | 一种改性SnO2电极的制备方法及其应用于光电催化还原CO2制甲酸 |
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