本發(fā)明涉及一種pd/sno2納米球及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

二氧化錫，寬禁帶n型半導(dǎo)體，eg=3.65ev，廣泛應(yīng)用于氣敏傳感器、光催化，鋰電池等領(lǐng)域，是材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前制備氧化錫納米粒子的方法主要有水熱法，沉淀法，前驅(qū)體分解法，靜電紡絲法等等。由于納米粒子制備過程中較大的比表面積和較高的表面能導(dǎo)致納米粒子易于團(tuán)聚，納米粒子的分散性差。因此尋找合適的方法制備具有分散性好的納米粒子非常重要。

sno2納米粒子在光催化、氣敏傳感，鋰電池等領(lǐng)域的應(yīng)用是目前sno2的研究重點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高sno2納米粒子的光催化及氣敏特性，各種各樣的策略被開發(fā)出來。目前提高sno2納米粒子氣敏及光催化性能的主要措施有：與其他氧化物復(fù)合、金屬/非金屬元素?fù)诫s、貴金屬負(fù)載、sno2結(jié)構(gòu)和形貌調(diào)控等。其中，貴金屬納米粒子改性是一種提高氣敏及催化活性比較有效的方法。通過貴金屬納米粒子與sno2形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以形成肖特基勢壘捕獲光生電子，降低光生電子空穴的復(fù)合，提高光催化性能。同時，貴金屬納米粒子修飾的sno2半導(dǎo)體氣敏材料，貴金屬納米顆粒與sno2之間的電子相互作用可以明顯提高sno2對氣體的靈敏度與響應(yīng)速度，改善材料氣敏性能。目前制備pd/sno2復(fù)合材料的方法多為兩步法，制備步驟復(fù)雜。

恒溫水浴合成方法反應(yīng)條件溫和、操作簡單，成本低，容易大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛研究。本發(fā)明采用一步恒溫水浴法制備pd修飾的sno2納米球，提高sno2的催化及氣敏性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種分散性好的pd/sno2納米球及其制備方法和應(yīng)用。該方法制備過程無需模板劑、分散劑、還原劑，無需后處理，對環(huán)境無污染，反應(yīng)條件簡單，溫和，成本低，易于工業(yè)化。

本發(fā)明的pd/sno2納米球由sno2和pd納米粒子組成，納米球直徑為20~200nm，尺寸均勻，分散性好，表面粗糙。

本發(fā)明還涉及一種pd/sno2納米球的制備方法，采用的是恒溫水浴法，包含以下步驟：

1）將無水sncl2加入一定量的hcl水溶液中持續(xù)攪拌，得到透明的澄清溶液；

2）加入一定量的氯鈀酸溶液，加熱攪拌一定時間后產(chǎn)生棕色沉淀；

3）將步驟2）制得的棕色沉淀離心分離、洗滌、真空干燥，得到pd/sno2納米球。所述無水sncl2溶液的濃度為0.1～0.5m；所述溶液的攪拌時間為30min~10h

所述hcl水溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%~35%，所用hcl水溶液的體積為0.01ml~0.5ml。

所述氯鈀酸溶液的濃度為1mg/ml～30mg/ml；所述氯鈀酸溶液的加入速度為0.05ml/s~5ml/s，所述氯鈀酸溶液的體積為0.01ml~5ml。

所述加熱溫度為40℃~95℃，所述反應(yīng)時間為2h~100h。

所述產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌后采用真空干燥的方式，產(chǎn)物干燥溫度為30℃~100℃，干燥時間為2~20h。

所述pd/sno2納米球的結(jié)構(gòu)、形貌可以通過控制反應(yīng)條件來調(diào)節(jié)。

本發(fā)明采用氯化亞錫作為氧化錫的源材料，以氯鈀酸作為pd的源材料，使得體系中同時具有sno2與pd的前驅(qū)體，可以獲得的pd修飾的sno2復(fù)合納米球。pd/sno2納米球的結(jié)晶性好，粒徑可以在20~200nm范圍內(nèi)調(diào)控。

本發(fā)明的另一目的是將制備的pd/sno2納米球用于氣敏傳感、光催化及鋰電池領(lǐng)域。

本發(fā)明的有益效果為：

該方法以無機(jī)鹽氯化亞錫、氯鈀酸為原料，通過恒溫水浴蒸發(fā)法控制sn與pd的形核、生長速率，制備pd/sno2納米球。制備工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，只需一步法即可實(shí)現(xiàn)，無需去除模板、無需熱處理、產(chǎn)率高、對環(huán)境無污染，易大規(guī)模合成。用該方法制備pd/sno2納米球可以通過調(diào)整氯化亞錫濃度、氯鈀酸的濃度、體積，水浴熱溫度、反應(yīng)時間等調(diào)控納米球的結(jié)構(gòu)。用該方法制備出的pd/sno2納米球粒徑均勻，分散性好，表面粗糙，比表面積大，能有效增加表面反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高sno2的光催化活性和氣敏性能，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1pd/sno2納米球的x射線衍射圖譜。

圖2是實(shí)施例1pd/sno2納米球的掃描電鏡照片。

圖3是實(shí)施例1pd/sno2納米球的透射電鏡照片。

圖4是實(shí)施例2pd/sno2納米球的透射電鏡照片，（1）、（2）均為pd/sno2納米球的透射電鏡照片。

圖5是實(shí)施例2pd/sno2納米球在200ppm三乙胺氣體中靈敏度與工作溫度的關(guān)系。

圖6是實(shí)施例3pd/sno2納米球?qū)θ野窔怏w的靈敏度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

實(shí)施例1

1）將0.6gsncl2溶解于含有0.4ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為37%的30ml去離子水中，配置成氯化亞錫水溶液，攪拌得到透明溶液。

2）將0.3ml的濃度為10mg/ml的氯鈀酸溶液逐滴加入到上述透明溶液中，在80°c下恒溫?cái)嚢?0h，得到棕色的懸濁液。

3）將懸濁液冷卻，離心分離、分別用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，所得產(chǎn)物經(jīng)過50°c干燥中空干燥，得到pd/sno2納米球。

上述制備的pd/sno2納米球的x射線衍射圖譜如圖1所示，其衍射峰主要為四方金紅石相氧化錫，沒有出現(xiàn)pd的明顯的衍射峰，主要是由于pd的含量太低。上述制備的pd/sno2納米球的掃描電鏡照片（見圖2），從中可以看出pd/sno2納米球平均尺寸為~100nm。上述制備的pd/sno2納米球的透射電鏡照片（見圖3），從中可以看出pd/sno2納米球分散性較好。

將上述制備的pd/sno2納米球用于檢測甲醇，三乙胺和乙醇?xì)怏w。制備成的氣敏元件對200ppm的三種不同氣體的最佳工作溫度為240℃，比純的sno2降低20℃。最佳工作溫度下對三種檢測氣體的靈敏度為分別為50.6，62.4和54.3。

取上述制備的pd/sno2納米球20mg用于光催化降解50ml濃度為10mg/l的次甲基藍(lán)溶液，每隔一定時間取出溶液，離心，用紫外可見分光光度計(jì)分析上層溶液中mb的濃度。60min以后mb降解率達(dá)92%。

實(shí)施例2

1）將1gsncl2溶解于含有0.4ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的30ml去離子水中，配置成氯化亞錫水溶液，攪拌得到透明溶液。

2）將0.6ml的濃度為10mg/ml的氯鈀酸溶液逐滴加入到上述透明溶液中，在80°c下恒溫?cái)嚢?0h，得到棕色的懸濁液。

3）將懸濁液冷卻，離心分離、分別用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，所得產(chǎn)物經(jīng)過50°c干燥中空干燥，得到pd/sno2納米球。

上述制備的pd/sno2納米球的tem圖片如圖4所示，從中可以看出納米球由sno2納米粒子和pd納米粒子組成。

將上述制備的pd/sno2納米球用于檢測甲醇，三乙胺和乙醇?xì)怏w。制備成的氣敏元件對100ppm的三種不同氣體的最佳工作溫度為240℃，比純的sno2降低20℃。最佳工作溫度下對三種檢測氣體的靈敏度為分別為49.6，53.33和48.2，圖5是制備的pd/sno2納米球用于檢測三乙胺氣體的靈敏度與工作溫度的關(guān)系。

取上述制備的pd/sno2納米球20mg用于光催化降解50ml濃度為10mg/l的次甲基藍(lán)溶液，每隔一定時間取出溶液，離心，用紫外可見分光光度計(jì)分析上層溶液中mb的濃度。60min以后mb降解率達(dá)95%。

實(shí)施例3

1）將1gsncl2溶解于含有0.4ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的30ml去離子水中，配置成氯化亞錫水溶液，攪拌得到透明溶液。

2）將0.6ml的濃度為10mg/ml的氯鈀酸溶液逐滴加入到上述透明溶液中，在80°c下恒溫?cái)嚢?0h，得到棕色的懸濁液。

3）將懸濁液冷卻，離心分離、分別用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，所得產(chǎn)物經(jīng)過50°c干燥中空干燥，得到pd/sno2納米球。

將上述制備的pd/sno2納米球用于檢測甲醇，三乙胺和乙醇?xì)怏w。制備成的氣敏元件對500ppm的三種不同氣體的最佳工作溫度為240℃，比純的sno2降低20℃。最佳工作溫度下對三種檢測氣體的靈敏度為分別為102.1，106.8和104.5。圖6為pd/sno2納米球?qū)θ野窔怏w的靈敏度隨氣體濃度的變化關(guān)系。

取上述制備的pd/sno2納米球20mg用于光催化降解50ml濃度為20mg/l的次甲基藍(lán)溶液，每隔一定時間取出溶液，離心，用紫外可見分光光度計(jì)分析上層溶液中mb的濃度。60min以后mb降解率達(dá)90%。

實(shí)施例4

1）將1gsncl2溶解于含有0.6ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%的30ml去離子水中，配置成氯化亞錫水溶液，攪拌得到透明溶液。

2）將0.5ml的濃度為20mg/ml的氯鈀酸溶液逐滴加入到上述透明溶液中，在60°c下恒溫?cái)嚢?5h，得到棕色的懸濁液。

3）將懸濁液冷卻，離心分離、分別用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，所得產(chǎn)物經(jīng)過80°c干燥中空干燥，得到pd/sno2納米球。

將上述制備的pd/sno2納米球用于檢測甲醇，三乙胺和乙醇?xì)怏w。制備成的氣敏元件對400ppm的三種不同氣體的最佳工作溫度為240℃，比純的sno2降低20℃。最佳工作溫度下對三種檢測氣體的靈敏度為分別為81.3，92.9和92.1。

取上述制備的pd/sno2納米球10mg用于光催化降解50ml濃度為20mg/l的次甲基藍(lán)溶液，每隔一定時間取出溶液，離心，用紫外可見分光光度計(jì)分析上層溶液中mb的濃度。60min以后mb降解率達(dá)86%。