ZnO、SnO2核壳结构微球的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料技术领域，公开了一种ZnO、SnO2核壳结构微球的制备方法，包括以下步骤：1)将Zn粉加入至NaOH溶液中，在60-80℃下反应2-5h，分离得到第一固体产物，洗净、备用；2)将步骤1)得到的第一固体产物加入至SnCl4溶液中，用氨水调节至PH值为9-10，得到混合溶液；3)将上述混合溶液在140-160℃下水热反应5-7h后冷却，分离得到第二固体产物，洗净、烘干得成品。本发明专利技术提供的方法制备的微球是以ZnO微球为内核，SnO2小颗粒呈壳状分布于该ZnO内核表面的核壳结构，该ZnO、SnO2核壳结构微球相对单体ZnO或单体SnO2而言，其气敏性能更优。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种ZnO、Sn〇2核壳结构微球的制备方 法。
技术介绍
常温下，ZnO、Sn〇2的禁带宽度分别为3.37eV和3.6eV，两者做为宽带隙半导体氧化 物，在太阳能电池、光催化和气体传感器等
都有着广泛的应用价值。 目前，人们将Zn0、Sn02应用于气体传感器等领域时，通常都是直接采用单体的ZnO 纳米材料或单体的Sn〇2纳米材料，而将这两种材料制成两者的复合结构还较为少见。专利技术 人在研发的过程中，采用两步碱液处理法制备出了核壳结构的Zn0/Sn0 2微球，该微球以ZnO 微球为内核，Sn〇2小颗粒均勾地分布在该内核的表面上，专利技术人还进一步对该核壳结构的 ZnO/Sn〇2微球进行了气敏性能的研究，发现该微球的气敏性能远优于单体的ZnO纳米材料 或Sn〇2纳米材料。
技术实现思路
本专利技术提供了一种ZnO、Sn〇2，该方法制备的微球是以 ZnO微球为内核，Sn02小颗粒呈壳状分布于该ZnO内核表面的核壳结构，该ZnO、Sn02核壳结构 微球相对单体ZnO或单体Sn0 2而言，其气敏性能更优。 本方案中的ZnO、Sn〇2，包括以下步骤： 第一步，将Zn粉加入至NaOH溶液中，在60-80°C下反应2-5h，分离得到第一固体产 物，洗净、备用； 第二步，将步骤1)得到的第一固体产物加入至SnCl4溶液中，用氨水调节至PH值为 9-10,得到混合溶液； 第三步，将上述混合溶液在140-160°c下水热反应5-7h后冷却，分离得到第二固体 产物，洗净、烘干得成品。 采用本方案中的ZnO、Sn〇2，其中：步骤l)，Zn粉可选用市场上售卖的普通Zn粉，其粒度分布越集中，制备出的成品质 量越好;Zn粉加入至强碱性的NaOH溶液中后，Zn粉的表面发生强烈的刻蚀过程，使得Zn粉颗 粒尺寸逐渐减小且使得Zn粉的表面产生了大量的缺陷，随着刻蚀过程的进行，原本不规则 的Zn粉颗粒逐渐演变成了球状结构，为后续步骤生成的Sn0 2微晶提供了最初的形核点； 步骤2)和步骤3)，将步骤1)处理后得到的球状结构的Zn粉加入至SnCl4溶液中，并 用氨水进行水热处理，锡离子与氨水发生反应并形成大量的Sn0 2微晶，这些Sn02微晶倾向于 吸附于ZnO的表面缺陷处，随着水热反应的进行，这些Sn0 2微晶在ZnO核的表面上聚集并且 长大，最后形成ZnO、Sn〇2核壳结构微球。从电镜图可得，本专利技术制备的ZnO、Sn02微球是以ZnO微球为内核，Sn02小颗粒呈壳 状分布于该ZnO内核表面的核壳结构，且Sn02小颗粒在ZnO微球表面分布均匀。将Zn0、Sn02核 壳结构微球进行气敏性能的研究时，发现其气敏性能远优于单体的ZnO材料或单体的Sn02 材料。以下是基于上述方案的优选方案：优选方案一:所述步骤1)中的反应是在超声振荡过程中进行的。超声振荡一方面 可以使得Zn粉均匀地分布于NaOH溶液中，便于Zn粉与NaOH的反应，另一方面超声振荡对Zn 粉有破碎的作用，使得Zn粉颗粒更均匀，从而后续生成的ZnO、Sn02核壳结构微球粒度更均 匀。 优选方案二:所述步骤1)中NaOH溶液的浓度为0 · 5mol/L。该浓度反应效果更好。 优选方案三:所述步骤2)中SnCl4溶液的浓度为0.025mol/L。该浓度反应效果更 好。 优选方案四：所述步骤1)中反应的温度为70°C，反应的时间为4h。该反应温度和反 应时间下的反应效果更好。 优选方案五:所述步骤2)中PH值为10。该PH值下，锡离子与氨水的反应效果更好。 优选方案六:所述步骤3)中反应的温度为160°C，反应的时间为6h。该反应温度和 反应时间下的反应效果更好，反应时间过长，会损坏形成的核壳结构。 优选方案七:所述步骤3)中烘干的温度为50_60°C。【附图说明】 图1为本专利技术实施例一制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球的XRD衍射图；图2(a)为本专利技术实施例一制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球的低倍SEM电镜图； 图2 (b)为本专利技术实施例一制备得到的ZnO、Sn02核壳结构微球的高倍SEM电镜图；图3为本专利技术实施例一制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球的TEM电镜图；图4(a)为采用本专利技术实施例一制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球成品制成的气 敏传感器对乙醇的灵敏度示意图；图4(b)为采用本专利技术实施例二制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球成品制成的气 敏传感器对乙醇的灵敏度示意图；图4(c)为采用本专利技术实施例三制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球成品制成的气 敏传感器对乙醇的灵敏度示意图；图4(d)为采用本专利技术实施例四制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球成品制成的气 敏传感器对乙醇的灵敏度示意图；图4(e)为采用本专利技术实施例五制备得到的Zn0、Sn02核壳结构微球成品制成的气 敏传感器对乙醇的灵敏度示意图；图4(f)为采用ZnO单体材料制成的气敏传感器对乙醇的灵敏度示意图；图4(g)为采用Sn02单体材料制成的气敏传感器对乙醇的灵敏度示意图；图5为由实施例一制备的Zn0、Sn02核壳结构微球和ZnO单体材料、Sn02单体材料制 成的传感器检测乙醇气体时的稳定性对比图。【具体实施方式】下面通过【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明，实施例一至实施例五的工 艺参数如表1所示： 表 1 其中： a为步骤1)中Zn粉在NaOH溶液中超声振荡的温度； b为步骤1)中Zn粉在NaOH溶液中超声振荡的时间； c为步骤2)当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
ZnO、SnO2核壳结构微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步,将Zn粉加入至NaOH溶液中，在60‑80℃下反应2‑5h，分离得到第一固体产物，洗净、备用；第二步,将步骤1)得到的第一固体产物加入至SnCl4溶液中，用氨水调节至PH值为9‑10，得到混合溶液；第三步,将上述混合溶液在140‑160℃下水热反应5‑7h后冷却，分离得到第二固体产物，洗净、烘干得成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭威威，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85