一種二氧化錫納米花及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氧化錫納米花及其制備方法。該二氧化錫納米花由納米片組成，單片片層厚度在10納米~20納米之間，多片二氧化錫納米片沿同一方向堆疊，形成一種多層、有序的堆疊體。該納米花為分等級(jí)結(jié)構(gòu)，單分散性和結(jié)晶性良好，比表面積大。其具體制備方法如下：將亞錫鹽或錫鹽溶于去離子水中攪拌溶解，隨后加入堿液，攪拌均勻后，通過(guò)一步水熱處理得到多級(jí)結(jié)構(gòu)的二氧化錫納米花。該制備方法工藝和流程簡(jiǎn)便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，可重復(fù)性強(qiáng)，成本低，過(guò)程不使用有毒有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是一種具備商業(yè)前景的制備方法。所制備的二氧化錫納米花在污染氣體檢測(cè)、能源存儲(chǔ)、新能源制備等領(lǐng)域都有較高的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】
一種二氧化錫納米花及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種二氧化錫納米花及其制備方法，特別是一種同向堆疊的二氧化錫納米花，屬于無(wú)機(jī)納米材料及合成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代社會(huì)生活中，人類周圍環(huán)繞著各式各樣的氣體，有些是人體必需的，如氧氣等，但也有一些是對(duì)人體有害的、污染環(huán)境的氣體，例如N0x、S0x等。對(duì)這些有害氣體的檢測(cè)，不僅對(duì)人體的健康，也對(duì)整個(gè)社會(huì)的健康發(fā)展有著重要的意義。因此，開(kāi)發(fā)高性能的氣體傳感器電子元器件來(lái)檢測(cè)各種氣體成分就顯得尤其重要。
[0003]目前，半導(dǎo)體金屬氧化物納米材料(如Zn0、Sn02、Ti02等)，被廣泛應(yīng)用于傳感、催化、光電、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域。其中，二氧化錫SnO2是一種重要的η型半導(dǎo)體過(guò)渡金屬氧化物材料，具有較寬的禁帶寬度、較高的氣體敏感性、較好的光學(xué)性能，且其化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕性強(qiáng)，對(duì)氣體吸附脫附時(shí)間段且靈敏度高，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的吸收率幾乎為零等優(yōu)點(diǎn)而備受科學(xué)家們的關(guān)注，并可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級(jí)電容器、傳感器及作為催化劑等方面。但是對(duì)于如何提高ZnO的靈敏度、選擇性等問(wèn)題，還有待進(jìn)一步研究。
[0004]近年來(lái)，更多的研究工作者將研究的重點(diǎn)放在了制備具有不同晶體形貌的金屬氧化物上。目前，制備二氧化錫SnO2的方法主要有:水熱法、共沉淀法、氣相沉積法等。氣相法需要昂貴的設(shè)備，因而成本較高。而且合成的具有可控形貌和結(jié)構(gòu)的納米晶，基于形貌和結(jié)構(gòu)的改變使納米材料在眾多應(yīng)用領(lǐng)域的性能提高，也是是納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的基本挑戰(zhàn)。本發(fā)明采用一步水熱法制備了多級(jí)結(jié)構(gòu)的二氧化錫納米花氣敏傳感材料，得到新的結(jié)構(gòu)形貌，具有技術(shù)與應(yīng)用的新穎性和創(chuàng)造性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種二氧化錫納米花及其制備方法。
[0006]—種二氧化錫納米花，其特征在于，納米花由納米片組成，單片片層厚度為10-20納米，多片二氧化錫納米花沿同一特定方向堆疊在一起，形成一種多層、有序的堆疊體。
[0007]—種二氧化錫納米花的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
(1)將亞錫鹽或錫鹽溶于去離子水中，攪拌至溶解，溶液濃度為0.008-0.02摩爾/升；
(2)將堿溶液滴加到溶有亞錫鹽的水溶液中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液；
(3)然后將懸浮液在高壓反應(yīng)釜中373-473K的溫度下進(jìn)行水熱反應(yīng)處理10-16小時(shí)，停止反應(yīng)后，采用過(guò)濾或離心的方法將得到沉淀產(chǎn)物，然后用去離子水洗滌，經(jīng)干燥后得到的目標(biāo)物。
[0008]步驟(I)中所述的可溶于水的亞錫鹽為無(wú)水或帶有結(jié)晶水的氯化亞錫、草酸亞錫或四氯化錫中的一種，且濃度為并且濃度為0.008-0.02摩爾/升。
[0009]步驟(2)中所述加入的堿溶液，堿源為氫氧化鈉NaOH或氫氧化鉀KOH中的一種。
[0010]步驟(2)中所述加入的堿液，按照氫氧根離子與錫離子的物質(zhì)量之比進(jìn)行計(jì)量，該比值為4?6:1。
[0011]步驟(3)中所述的干燥方法為常壓干燥、真空干燥或噴霧干燥等。
[0012]通過(guò)上述制備方法得到的二氧化錫為SnO2型，其晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS: 73-1126)相吻合。形貌為為方形的納米片，單片片層厚度在10納米-100納米之間，長(zhǎng)和寬在I微米-20微米之間。多片二氧化錫納米花沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。該產(chǎn)物在污染治理、環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生醫(yī)療、新能源制備等領(lǐng)域都具有很高的潛在應(yīng)用價(jià)值。該制備方法工藝和流程簡(jiǎn)便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，可重復(fù)性強(qiáng)，成本低，過(guò)程不使用有毒有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是一種具備商業(yè)前景的制備方法。所制備的二氧化錫納米花在污染氣體檢測(cè)、能源存儲(chǔ)、新能源制備等領(lǐng)域都有較高的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1:由實(shí)施例2制得的二氧化錫納米花的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]實(shí)施例1:
(I)配置濃度為0.017摩爾/升的四氯化錫SnCl4溶液；
(2 )配置一定濃度的氫氧化鉀溶液，其中氫氧根的物質(zhì)的量:錫離子的物質(zhì)的量=4:1 ；
(3)在攪拌過(guò)程中，把氫氧化鉀溶液加入四氯化錫溶液中，并持續(xù)攪拌30min，形成均勾的懸浮液；
(4)將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在423K的溫度下反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在323K下真空干燥，得到二氧化錫納米花。
[0016]實(shí)施例2:
(I)配置濃度為0.008摩爾/升的氯化亞錫SnCl2溶液；
(2 )配置一定濃度的氫氧化鈉溶液，其中氫氧根的物質(zhì)的量:錫離子的物質(zhì)的量=4:1 ；
(3)在攪拌過(guò)程中，把氫氧化鈉溶液加入氯化亞錫溶液中，并持續(xù)攪拌30min，形成均勾的懸浮液；
(4)將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在393K的溫度下反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在343K下常壓干燥，得到二氧化錫納米花。
[0017]所制得二氧化錫納米花由納米片組成，單片片層厚度大約20納米，多片二氧化錫納米花沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、有序的堆疊體。
[0018]實(shí)施例3:
(I)配置濃度為0.02摩爾/升的氯化亞錫SnCl2溶液；
(2 )配置一定濃度的氫氧化鈉溶液，其中氫氧根的物質(zhì)的量:錫離子的物質(zhì)的量=5:1 ；
(3)在攪拌過(guò)程中，把氫氧化鈉溶液加入氯化亞錫溶液中，并持續(xù)攪拌30min，形成均勾的懸浮液；
(4)懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在403K的溫度下反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在353K下常壓干燥，得到二氧化錫納米花。
[0019]實(shí)施例4:
(I)配置濃度為0.008摩爾/升的草酸亞錫溶液；
(2 )配置一定濃度的氫氧化鉀溶液，其中氫氧根的物質(zhì)的量:錫離子的物質(zhì)的量=6:1 ；
(3)在攪拌過(guò)程中，把氫氧化鉀溶液加入草酸亞錫溶液中，并持續(xù)攪拌30min，形成均勾的懸浮液；
(4)將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在473K的溫度下反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在333K下真空干燥，得到二氧化錫納米花。
[0020]實(shí)施例5:
(I)配置濃度為0.02摩爾/升的草酸亞錫溶液；
(2 )配置一定濃度的氫氧化鉀溶液，其中氫氧根的物質(zhì)的量:錫離子的物質(zhì)的量=6:1 ；
(3)在攪拌過(guò)程中，把氫氧化鉀溶液加入草酸亞錫溶液中，并持續(xù)攪拌30min，形成均勾的懸浮液；
(4)將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在373K的溫度下反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在323K下真空干燥，得到二氧化錫納米花。
[0021]實(shí)施例6:
(I)配置濃度為0.008摩爾/升的氯化亞錫SnCl2溶液；
(2 )配置一定濃度的氫氧化鉀溶液，其中氫氧根的物質(zhì)的量:錫離子的物質(zhì)的量=6:1 ；
(3)在攪拌過(guò)程中，把氫氧化鉀溶液加入草酸亞錫溶液中，并持續(xù)攪拌30min，形成均勾的懸浮液；
(4)將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在453K的溫度下反應(yīng)8小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在353K下常壓干燥，得到二氧化錫納米花。
[0022]實(shí)施例7:
(I)配置濃度為0.02摩爾/升的氯化錫SnCl4溶液；
(2 )配置一定濃度的氫氧化鉀溶液，其中氫氧根的物質(zhì)的量:錫離子的物質(zhì)的量=5:1 ；
(3)在攪拌過(guò)程中，把氫氧化鉀溶液加入四氯化錫溶液中，并持續(xù)攪拌30min，形成均勾的懸浮液；
(4)將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在393K的溫度下反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后經(jīng)過(guò)噴霧干燥，得到二氧化錫納米花。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二氧化錫納米花，其特征在于，納米花由納米片組成，單片片層厚度為10-20納米，多片二氧化錫納米花沿同一特定方向堆疊在一起，形成一種多層、有序的堆疊體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種二氧化錫納米花的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將亞錫鹽或錫鹽溶于去離子水中，攪拌至溶解，溶液濃度為0.008?0.02摩爾/升； (2)將堿溶液滴加到溶有亞錫鹽的水溶液中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液； (3)然后將懸浮液在高壓反應(yīng)釜中373-473K的溫度下進(jìn)行水熱反應(yīng)處理10?16小時(shí)，停止反應(yīng)后，采用過(guò)濾或離心的方法將得到沉淀產(chǎn)物，然后用去離子水洗滌，經(jīng)干燥后得到的目標(biāo)物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種二氧化錫納米花及其制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的可溶于水的亞錫鹽為無(wú)水或帶有結(jié)晶水的氯化亞錫、草酸亞錫或四氯化錫中的一種，且濃度為并且濃度為0.008-0.02摩爾/升。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種二氧化錫納米花的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述加入的堿溶液，堿源為氫氧化鈉NaOH或氫氧化鉀KOH中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種二氧化錫納米花的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述加入的堿液，按照氫氧根離子與錫離子的物質(zhì)量之比進(jìn)行計(jì)量，該比值為4-6:1。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種二氧化錫納米花的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的干燥方法為常壓干燥、真空干燥或噴霧干燥等。
【文檔編號(hào)】C01G19/02GK105967225SQ201610314087
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】何丹農(nóng), 林琳, 王艷麗, 杜以博, 徐少洪, 張春明, 金彩虹
【申請(qǐng)人】上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司