專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙相(四方相和正交相)共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫制備方法，屬于無(wú)機(jī)納米材料合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
二氧化錫是一種重要的寬禁帶n型半導(dǎo)體功能材料，有四方和正交兩種變體，它具有許多獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)及催化性能，被廣泛用于半導(dǎo)體玻璃、太陽(yáng)能電池和氣體傳感器中。二氧化錫的性能與其形貌、結(jié)構(gòu)、比表面等有很強(qiáng)的相關(guān)性。一維結(jié)構(gòu)二氧化錫由于其特殊的形貌、結(jié)構(gòu)、大比表面等特性，具有比傳統(tǒng)的塊體或顆粒SnO2更好的光學(xué)、電學(xué)和催化性能和其它新穎的性能，可望作為新型催化劑，或新穎的光電材料。 目前，文獻(xiàn)報(bào)道的二氧化錫材料多為四方相，正交相由于是不穩(wěn)定相，僅在高壓下存在，報(bào)道甚少。在有關(guān)正交相二氧化錫材料的報(bào)道中，要么合成條件都很苛刻(需要高壓)，要么對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求較高。鑒于此，本發(fā)明首次采用簡(jiǎn)單的化學(xué)法在常壓下獲得四方相和正交相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫，并通過(guò)調(diào)節(jié)熱處理工藝，可獲得具有不同正交相含量的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫。本方法對(duì)設(shè)備要求低，廉價(jià)，在常壓下進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單且重復(fù)性好。通過(guò)此方法制備的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫為四方相與正交相共存的結(jié)構(gòu)，且正交相含量一定范圍類(lèi)可調(diào)。這種雙相(四方相和正交相)共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫在電化學(xué)和氣敏傳感器方面有著良好的應(yīng)用前景，可批量生產(chǎn)，這很適合工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先采用化學(xué)共沉淀法在室溫下制備出中間產(chǎn)物，然后將中間產(chǎn)物在一定條件下熱處理得到雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫。本發(fā)明的具體步驟如下
I、一種雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的制備
①稱(chēng)取I.96克草酸，加入到10毫升聚乙二醇與乙醇的混合溶液中Vis=1. 3:1. 5)，用300轉(zhuǎn)/分鐘磁力攪拌溶解得澄清溶液；
②將上述澄清溶液密封，并在50°C下熱處理24小時(shí)；
③取出該混合液，在室溫條件下用300轉(zhuǎn)/分鐘磁力攪拌30分鐘；
★向上述混合溶液中加入0. 55克氯化亞錫，保持300轉(zhuǎn)/分鐘磁力攪拌，然后再緩慢向其中加入蒸餾水直到形成白色濁液，并繼續(xù)攪拌15分鐘；
⑤上述白色濁液密封，并在50°C下熱處理24小時(shí)。取出該白色濁液冷卻至室溫；
⑥將所得白色濁液在8000轉(zhuǎn)/分鐘下離心得白色沉淀，將白色沉淀用乙醇和蒸餾水交替洗5次后放入恒溫箱50°C干燥12小時(shí)后得到白色粉末(中間產(chǎn)物)；
⑦將所得白色粉末放入箱式電爐中，升溫速率1°C/分鐘，在400°C熱處理24小時(shí)后隨爐冷卻至室溫即得到四方相與正交相雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫。2、不同熱處理工藝控制不同正交相含量的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫制備
改變熱處理工藝，將白色粉末分別在275°C到600°C之間熱處理一定時(shí)間后隨爐冷卻至室溫得到正交相含量不同的雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、在常壓下進(jìn)行，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)過(guò)程易于控制，設(shè)備要求低；
2、產(chǎn)品純度高，重復(fù)性好。


圖I為本發(fā)明中不同熱處理工藝下制備雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的X射線粉末衍射圖。圖2為本發(fā)明中圖I中不同熱處理工藝下制備的雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫對(duì)應(yīng)的正交相百分含量圖。圖3為本發(fā)明中275°C保溫24h制備雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖4為本發(fā)明中350°C保溫24h制備雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖5為本發(fā)明中400°C保溫24h制備雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖6為本發(fā)明中450°C保溫2h制備雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖7為本發(fā)明中550°C保溫2h制備雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。圖8為本發(fā)明中600°C保溫2h制備雙相共存一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。
具體實(shí)施例方式 現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例一
①稱(chēng)取I.96克草酸，加入10毫升到聚乙二醇與乙醇的混合溶液中Vis=1. 3:1. 5)，用300轉(zhuǎn)/分鐘磁力攪拌溶解得澄清溶液；
②將上述澄清溶液密封，并在50°C下熱處理24小時(shí)；
③取出該混合液，在室溫條件下用300轉(zhuǎn)/分鐘磁力攪拌30分鐘；
④向上述混合溶液中加入0.55克氯化亞錫，保持300轉(zhuǎn)/分鐘磁力攪拌，然后再緩慢向其中加入蒸餾水直到形成白色濁液，并繼續(xù)攪拌15分鐘；
⑤上述白色濁液密封，并在50°C下熱處理24小時(shí)。取出該白色濁液冷卻至室溫；
⑥將所得白色濁液在8000轉(zhuǎn)/分鐘下離心得白色沉淀，將白色沉淀用乙醇和蒸餾水交替洗5次后放入恒溫箱50°C干燥12小時(shí)后得到白色粉末(中間產(chǎn)物)；
⑦將所得中間產(chǎn)物放入箱式電爐中，升溫速率1°C/分鐘，在400°C熱處理24小時(shí)后隨爐冷卻至室溫即得到正交相含量17. 0%的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫(物相見(jiàn)圖I、形貌見(jiàn)圖5)。
實(shí)施例二
將所得中間物在275°C熱處理24h后隨爐冷卻至室溫得到正交相含量13. 1%的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫(物相見(jiàn)圖I、形貌見(jiàn)圖3)。實(shí)施例三
將所得中間物在350°C熱處理24h后隨爐冷卻至室溫得到正交相含量20. 1%的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫(物相見(jiàn)圖I、形貌見(jiàn)圖4)。實(shí)施例四 將所得中間物在450°C熱處理2h后隨爐冷卻至室溫得到正交相含量16. 0%的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫(物相見(jiàn)圖I、形貌見(jiàn)圖6)。實(shí)施例五
將所得中間物在550°C熱處理2h后隨爐冷卻至室溫得到正交相含量9. 9%的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫(物相見(jiàn)圖I、形貌見(jiàn)圖7)。實(shí)施例六
將所得中間物在600°C熱處理2h后隨爐冷卻至室溫得到正交相含量I. 3%的雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫(物相見(jiàn)圖I、形貌見(jiàn)圖8)。本實(shí)施例中所得雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的XRD和SEM檢測(cè)結(jié)果可參見(jiàn)附圖。參見(jiàn)附圖，圖I為本發(fā)明中不同熱處理工藝下制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的X射線粉末衍射圖。XRD分析是在日本Rigaku/TTR III型X射線衍射儀進(jìn)行；采用CuK a :衍射。分析可知，最終產(chǎn)物的XRD譜圖中的同時(shí)含有四方相SnO2和正交相SnO2的衍射峰(JCPDS NO. 41-1445和JCPDS NO. 29-1484)證明制備的產(chǎn)物為雙相(四方相和正交相)SnO20參見(jiàn)附圖，圖2為不同熱處理工藝下(小于等于400°C時(shí)，熱處理時(shí)間為24小時(shí)，當(dāng)溫度大于400°C時(shí)，熱處理時(shí)間為2小時(shí))制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫中正交相百分
含量圖。參見(jiàn)附圖，圖3為本發(fā)明中275°C熱處理24小時(shí)制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。參見(jiàn)附圖，圖4為本發(fā)明中350°C熱處理24小時(shí)制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。參見(jiàn)附圖，圖5為本發(fā)明中400°C熱處理24小時(shí)制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。參見(jiàn)附圖，圖6為本發(fā)明中450°C熱處理2小時(shí)制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。參見(jiàn)附圖，圖7為本發(fā)明中550°C熱處理2小時(shí)制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。參見(jiàn)附圖，圖8為本發(fā)明中600°C熱處理2小時(shí)制備雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫的掃描電鏡(SEM)照片圖。
權(quán)利要求
1.一種雙相共存的一維結(jié)構(gòu)ニ氧化錫制備方法，將O. 55克SnCl2 · 2H20加入含有H2C2O4 ·2Η20、HO(CH2CH2O)nH與C2H5OH的預(yù)處理混合溶液中，保持300轉(zhuǎn)/分鐘磁力攪拌下，緩慢向其中加入蒸餾水直至形成白色濁液，繼續(xù)攪拌15分鐘，然后將白色濁液在50°C下熱處理24小時(shí)，冷卻至室溫后在8000轉(zhuǎn)/分鐘下離心10分鐘得白色沉淀，再將白色沉淀用こ醇和蒸餾水交替洗5次后放入恒溫箱50°C干燥12小時(shí)后得到白色粉末；將所得白色粉末放入箱式電爐中，升溫速率1°C /分鐘，在400°C熱處理24小時(shí)熱處理后隨爐冷卻至室溫即得到含有四方相與正交相的一維結(jié)構(gòu)ニ氧化錫。
2.不同熱處理工藝控制不同正交相含量的雙相共存一維結(jié)構(gòu)ニ氧化錫制備方法，如權(quán)利要求I所述，改變熱處理工藝，在275°C到600°C之間熱處理一定時(shí)間后隨爐冷卻至室溫得到不同正交相含量的雙相共存的ー維結(jié)構(gòu)ニ氧化錫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙相(四方相和正交相)共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫制備方法，屬于無(wú)機(jī)納米材料合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以氯化亞錫(SnCl2·2H2O)、草酸(H2C2O4·2H2O)、聚乙二醇(HO(CH2CH2O)nH)和乙醇(C2H5OH)為原料，采用化學(xué)沉淀法制備出中間產(chǎn)物，再將中間產(chǎn)物熱處理得到具有雙相共存的一維結(jié)構(gòu)二氧化錫。本發(fā)明的特點(diǎn)在于制備過(guò)程在常壓下進(jìn)行，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)B82Y30/00GK102774879SQ20121030432
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者王毓德, 胡丹, 譚林 申請(qǐng)人:云南大學(xué)