一种Sn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>纳米粉体的制备方法

日期:2019-03-02 15:12:54

专利名称:一种Sn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>纳米粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种Sn3O4材料的制备方法,尤其是涉及一种Sn3O4纳米粉体的制备方 法。
背景技术
SnO2由于对现代诸多领域(如催化、传感、光电应用等)均有深远的应用前景而在 近一个世纪中一直得到广泛的关注。SnA的一系列亚稳相Sn02_x(0 < χ ^ 1)由于氧缺陷 的存在而表现出迥异的物理化学特性。目前,Sn02_x在气敏传感器、发光、晶体管、透明电极 和太阳能电池等应用方面已经进行了较多的研究。Sn3O4是亚稳相Sn02_x中最具代表性的材料之一,其中经过锑掺杂的Sn3O4有望提高 材料的导电性能、气敏特性及催化特性,并且可以实现禁带宽度的调制。但是Sn3O4的纯相 制备或分离还是个亟待解决的技术难题。据文献报导,目前Sn3O4纳米粉体主要通过固相法 制备,即 SnO 的高温热解和 SnO2 的碳还原(Nature 215,1967,955-956. J. App 1. Phys. 107, 2010,033717.)。但是,金属锡及其锡氧化物因具有很强的氧化活性,而极易发生相转化。此 外,固相法不仅对设备要求较高,而且需要用锡氧化物为原料,从而使得工艺复杂、成本较 尚ο

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不需要添加任何表面活性剂,生产的产品 品质高,并且产率高、成本低,适合于规模生产的Sn3O4纳米粉体的制备方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种Sn3O4纳米粉体的制备方法, 包括以下步骤(1)将锡盐和锑盐溶解到溶剂中,其中锑盐按Sb的掺杂浓度为0 Ifet. %称取, 然后搅拌至形成0. 2 1. Omol/L的白色悬浊液;将碱源溶解到一定量的去离子水中,然后 搅拌形成0. 4 1. 5mol/L的碱源溶液;(2)在强磁力搅拌下,将碱源溶液均勻的滴加至上述白色悬浊液中,直至pH值介 于0 4或8. 5 13. 5,然后再搅拌1 5h,形成前驱体悬浊液;(3)将上述前驱体悬浊液转移到水热反应釜中,在150 200°C下水热处理10 Mh,然后自然冷却至室温,获得水热产物;(4)依次用去离子水和乙醇将水热产物洗涤数次,直至将Cl_完全去除,在50 90°C烘箱中烘干,得到Sn3O4纳米粉体。所述的锡盐为氯化亚锡或氯化锡。所述的锑盐为Sb203、Sb205、SbCl3、SbCl5、Sb2S3、SbBr3、醋酸锑、乙二醇锑、NaSbA 和 NaSbO3中的至少一种。所述的碱源为尿素、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种。所述的溶剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇和松油醇中的至少一种。
与现有技术相比,本发明的优点在于直接以锡盐为原料,在碱液的辅助下,经水 热法制备Sn3O4纳米粉体,没有添加任何表面活性剂,具有产品品质高,产率高,成本低及可 以规模生产等特点,是一种环境友好型的合成方法。通过控制锑盐的掺杂浓度,可以获得不 同的纯相的Sb掺杂Sn3O4纳米粉体,当掺杂浓度为0时,即可获得纯的Sn3O4纳米粉体。使 用本发明的方法一是可以得到纯相片状三斜晶系Sn3O4纳米粉体;二是原料简单易得,设备 投资较小,工艺简单无污染,适宜工业化生产。


图1为本发明方法制得的纯相片状Sn3O4纳米粉体样品的X射线衍射图,可以看出 样品纯度高,结晶性好,且与 JCPDS 卡片 16-0737 (space group :P1 (2),α = 93.35°,β = 91.0°,γ = 93.0° )的各峰对应;图2为本发明方法制得的Sn3O4纳米粉体的透射电镜(TEM)照片,可以看出样品形 貌为不规则片状,尺寸大致为30-80nm。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1 a.称量无水SnCl2溶解到去离子水中,然后磁力搅拌直至形成0. 6mol/L的白色悬 浊液。称量NaOH溶解到去离子水中,然后磁力搅拌形成0. 5mol/L的透明的NaOH溶液;b.在强磁力搅拌下,将透明的NaOH溶液均勻地滴加至上述白色悬浊液中,直至pH 值为2. 0,然后再磁力搅拌池,得到前驱体悬浊液;c.将上述前驱体悬浊液转移到IOOml反应釜中,在150°C下水热处理Mh,然后自 然冷却至室温,得到水热产物;d.依次用去离子水将水热产物洗涤四次,乙醇洗涤三次,在50°C烘箱中烘干,得 到黄绿色的纯Sn3O4纳米粉体。实施例2 a.称量无水SnCl2和无水SbCl3溶解到去离子水中,其中SbCl3按Sb的掺杂浓度 为6at. %称取,然后磁力搅拌直至形成锡浓度为0. 6mol/L的白色悬浊液,称量NaOH溶解到 去离子水中,然后磁力搅拌形成0. 5mol/L的透明的NaOH溶液;b.在强磁力搅拌下,将透明的NaOH溶液均勻的滴加至上述白色悬浊液中,直至pH 值为2. 0,然后再磁力搅拌4h,得到前驱体悬浊液;c.将上述前驱体悬浊液转移到IOOml反应釜中,在180°C下水热处理16h,然后自 然冷却至室温,得到水热产物;d.依次用去离子水将水热产物洗涤五次,乙醇洗涤二次,在70°C烘箱中烘干,得 到蓝黄色的Sb掺杂Sn3O4纳米粉体。实施例3 a.称量无水SnCl2和无水SbCl3溶解到去离子水中,其中SbCl3按Sb的掺杂浓度 为IOat. %称取,然后磁力搅拌直至形成锡浓度为0. 8mol/L的白色悬浊液,称量NaOH溶解 到去离子水中,然后磁力搅拌形成1. Omol/L的透明的NaOH溶液;
b.在强磁力搅拌下,将透明的NaOH溶液均勻的滴加至上述白色悬浊液中,直至pH 值为12. 0,然后再磁力搅拌3h,得到前驱体悬浊液;c.将上述前驱体悬浊液转移到IOOml反应釜中,在160°C下水热处理20h,然后自 然冷却至室温,得到水热产物;d.依次用去离子水将水热产物洗涤四次,乙醇洗涤三次,在80°C烘箱中烘干,得 到蓝黄色的Sb掺杂Sn3O4纳米粉体。
权利要求
1.一种Sn3O4纳米粉体的制备方法,其特征在于包括以下步骤(1)将锡盐和锑盐溶解到溶剂中,其中锑盐按Sb的掺杂浓度为0 15at.%称取,然后 搅拌至形成0. 2 1. Omol/L的白色悬浊液;将碱源溶解到一定量的去离子水中,然后搅拌 形成0. 4 1. 5mol/L的碱源溶液;(2)在强磁力搅拌下,将碱源溶液均勻的滴加至上述白色悬浊液中,调节PH值介于0 4或8. 5 13. 5,然后再搅拌1 5h,形成前驱体悬浊液;(3)将上述前驱体悬浊液转移到水热反应釜中,在150 200°C下水热处理10 Mh, 然后自然冷却至室温,获得水热产物;(4)依次用去离子水和乙醇将水热产物洗涤数次,直至将Cl_完全去除,在50 90°C 烘箱中烘干,得到Sn3O4纳米粉体。
2.如权利要求1所述的一种Sn3O4纳米粉体的制备方法,其特征在于所述的锡盐为氯 化亚锡或氯化锡。
3.如权利要求1所述的一种Sn3O4纳米粉体的制备方法,其特征在于所述的锑盐为 Sb2O3> Sb2O5, SbCl3、SbCl5, Sb2S3、SbBr3、醋酸锑、乙二醇锑、NaSbO2 和 NaSbO3 中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种Sn3O4纳米粉体的制备方法,其特征在于所述的碱源为尿 素、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种。
5.如权利要求1所述的一种Sn3O4纳米粉体的制备方法,其特征在于所述的溶剂为水、 乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇和松油醇中的至少一种。
全文摘要
本发明公开了一种Sn3O4纳米粉体的制备方法,包括以下步骤(1)将锡盐和锑盐溶解到溶剂中形成白色悬浊液;将碱源溶解到去离子水中形成碱源溶液;(2)将碱源溶液滴加至白色悬浊液中,调节pH值介于0~4或8.5~13.5,形成前驱体悬浊液;(3)将前驱体悬浊液转移到水热反应釜中水热处理,自然冷却后获得水热产物;(4)依次用去离子水和乙醇将水热产物洗涤数次,将Cl-完全去除,烘干后得到Sn3O4纳米粉体,优点在于直接以锡盐为原料,在碱液的辅助下,经水热法制备Sn3O4纳米粉体,没有添加任何表面活性剂,具有产品品质高,产率高,成本低及可以规模生产等特点,是一种环境友好型的合成方法。
文档编号B82Y40/00GK102145916SQ20111007528
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者宋伟杰, 杨晔, 翟小利, 谭瑞琴, 赵俊华, 郭艳群 申请人:宁波大学


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