本发明专利技术涉及一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒的制备方法，将锡源溶于去离子水中，滴加氨水或乙二胺至pH＝7，用去离子水和乙醇反复洗涤锡源中的阴离子，将洗去阴离子的固体沉淀物分散在去离子水和乙醇混合溶液中，加入氨水或乙二胺，调pH至碱性，使其形成Sn(OH)62-溶胶，取三氧化二铝放入溶液中，室温搅拌1～6小时，得到前驱体。将前驱体移入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后在140～260℃进行水热反应8～48小时，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥；得到高分散的SnO2纳米颗粒。本发明专利技术所使用的各种溶剂均对环境友好，无毒性物质产生；SnO2纳米颗粒尺寸小、粒径均一，具有着广阔应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体纳米材料的制备领域，特别涉及一种一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒的方法。
技术介绍
近年来，各种形式的半导体纳米材料因其在化学探测、可循环电源电极、集成电路、太阳能电池等领域广阔的应用，越来越受到科学工作者广泛的研宄兴趣。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应:表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。二氧化锡(SnO2)是一种重要的半导体材料，其应用非常广泛。近年来的研宄表明SnO2纳米结构具有独特的光学性能、电学性能、化学稳定性等，因此在透明电极、气体传感器、储存材料以及太阳能电池等方面显示出了诱人的应用前景，被认为是最有应用前途的半导体纳米材料之一。因此特殊Sn02m米结构的制备与应用研宄具有非常重要的意义。由于高分散的(指催化剂表面上暴露出的活性组分的原子数占该组分在催化剂中原子总数的比例较高，即D = ns (A)/nt㈧。本专利中采用李新刚等人文献报道的H-O滴定法计算测定分散度。)SnO2纳米粒子具有相对于其他纳米粒子更小的尺寸，因此其比表面积更大，氧空位及氧缺陷更多，因此高分散的SnO2纳米粒子往往具有更高的催化活性及气体敏感性。目前，人们已通过各种化学、电化学及物理的方法制备出各种形貌的SnO2纳米粒子，主要有化学法如溶胶一一凝胶法、水热合成法、化学沉淀法和物理法如溅射法、气相沉积法、等离子体法等，但这些方法普遍存在着纳米颗粒尺寸较大、容易团聚，成本较高、制备过程较复杂等问题。因此，利用一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒在催化材料、气敏材料等多个领域具有重大意义。Li X, He J, Meng M, et al.0ne-st印 synthesis of H - β zeolite-enwrappedCo/Al203Fischer - Tropsch catalyst with high spatial selectivity.Journal ofCatalysis, 2009, 265(1): 26-34.
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，提供一种一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒的方法，该方法操作比较简单，容易规模化，对环境友好；所得的Sn02m米颗粒尺寸小、粒径均一、热稳定性高、不易高温团聚，在气敏传感材料及催化载体方面有着广阔应用前景。本专利技术的技术方案如下:一种一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒的制备方法:第一步:将锡源溶于去离子水中，滴加氨水或乙二胺至pH = 7，用去离子水和乙醇反复洗涤锡源中的阴离子，将洗去阴离子的固体沉淀物分散在去离子水和乙醇混合溶液中，加入氨水或乙二胺，调pH至碱性，使其形成Sn (OH) 62_溶胶，取三氧化二铝(Al 203)放入溶液中，室温搅拌I?6小时，得到前驱体。第二步:将第一步得到的前驱体移入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后在140?260°C进行水热反应8?48小时，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥；得到高分散的Sn02m米颗粒。所述的锡源优选五水合四氯化锡或醋酸锡。所述锡源浓度优选0.1?10mol/Lo所述的沉淀溶回氨水或乙二胺中的pH优选11?14。所述的Al2O3放入量优选为0.1?5mol/L。所述的将洗去阴离子的固体沉淀物分散在去离子水和乙醇混合溶液中的去离子水和乙醇混合溶液体积比优选为0.1?10:1。所述的洗涤锡源中的阴离子的洗涤液为优选用去离子水和乙醇洗涤。本专利技术的原理如下:在碱性溶液中，Sn4+会形成溶胶:Sn4++60H_— Sn(OH) 62_，洗去阴离子后，得到不稳定的溶胶，投入一定量的Al2O3后，胶体稳定性遭到破坏，形成晶核，附着在Al 203表面。随着反应时间的延长，Sn(OH)62_溶胶进行Ostwald粗化过程，由浓度梯度使得溶质从小颗粒向大颗粒迀移。在随后的水热反应中，高温度高压力使新生成的Sn02颗粒会在Al2O3表面形成高分散。通过Sn02颗粒与Al2O3表面形成化学键力作用，抑制了高温团聚，提高了 31102颗粒的分散度。本专利技术通过采用不同的辅助条件来控制纳米SnO2的形貌:(I)在上述反应溶液中加入不同浓度的Al2O3可以调控SnO 2的分散度，随着Al2O3浓度增大，分散度提高。(2)将上述反应溶剂水换成其他有机(混合)溶剂，可以是水、乙醇、戊醇、正庚烷的混合液，由于反应溶剂的选择和配比将导致溶剂环境的极性不同，在一定反应温度和反应时间的条件下，不同溶剂使反应体系在不同的反应环境中进行，生长形成不同的粒径的纳米SnO2颗粒。本专利技术通过研宄，选择了优化的反应溶液中的碱的种类及PH、反应时间等，一种一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒；以及在反应溶液中添加不同浓度的，或更换反应溶剂来实现控制纳米SnO2颗粒大小的目的。本专利技术的有益效果如下:(I)本专利技术的水热合成法对设备要求比较低，操作比较简单，容易规模化，本专利技术所使用的各种溶剂均对环境友好，无毒性物质产生；(2)本专利技术所制备的高分散Sn02m米颗粒具有纳米颗粒尺寸小、粒径均一、热稳定性高、不易高温团聚等特点，在催化剂载体、气体探测、场致发射微电子器件、锂离子电池电极方面具有广阔的应用前景。【附图说明】图1 一步水热法制备高分散SnO2纳米颗粒的制备工艺流程；图2 —步水热法制备高分散SnO2纳米颗粒的低分辨TEM照片(放大倍数80k)；图3 —步水热法制备高分散SnO2纳米颗粒的高分辨TEM照片(放大倍数800k)；图4 一步水热法制备高分散SnO2纳米颗粒在600°C焙烧6小时后的低分辨TEM照片(放大倍数50k)；图5 —步水热法制备高分散SnO2纳米颗粒在600°C焙烧6小时后的高分辨TEM照片(放大倍数800k)；图6 —步水热法制备高分散SnO2纳米颗粒的XRD谱图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例，对本专利技术做进一步的详细说明，但所述实例仅是充分说明本专利技术而列举的实施例，本专利技术的保护范围不限于此。本
的技术人员在本专利技术基础上所作的等同替代或变换，均在本专利技术的保护范围之内。本专利技术的保护范围以权利要求书为准。实施例1:如图1 一步水热法制备高分散Sn02m米颗粒的制备工艺流程所示，称取五水合四氯化锡(SnCl4.5H20)0.1M搅拌至溶解于40mL去离子水中，滴加氨水至pH = 7，用去离子水和乙醇反复洗涤Cl—离子，以AgNO 3进行检测，洗涤至无白色沉淀产生。将洗好的沉淀溶回4mL去离子水和40mL乙醇混合溶液中，滴加氨水中，当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒的制备方法，其特征是步骤如下：1)将锡源溶于去离子水中，滴加氨水或乙二胺至pH＝7，用去离子水和乙醇反复洗涤锡源中的阴离子，将洗去阴离子的固体沉淀物分散在去离子水和乙醇混合溶液中，加入氨水或乙二胺，调pH至碱性，使其形成Sn(OH)62‑溶胶，取三氧化二铝放入溶液中，室温搅拌1～6小时，得到前驱体；2)将步骤1)得到的前驱体移入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后在140～260℃进行水热反应8～48小时，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥；得到高分散的SnO2纳米颗粒。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李新刚，柴澍靖，崔丽凤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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