一种钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料领域，尤其涉及一种钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶及其制备方法。本发明专利技术所要解决的技术问题是提供一种钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法，包括以下步骤：将草酸亚锡、草酸加入水中，再加入双氧水，反应体系形成透明溶液后加入钨掺杂剂，通过水热处理、洗涤、溶剂置换得到钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶。本发明专利技术方法无需高温煅烧即可得到粒径均匀、分散性好、固含量高、纯度高的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶，且本工艺原料易得、流程极其简单、高效、重现性好，有利于产业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料领域，尤其涉及一种钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶及其制备方 法。
技术介绍
二氧化锡是一种η型半导体材料，具有良好的化学稳定性、光学各向异性等优点， 被广泛应用于气敏材料、光电材料、锂离子电池材料等领域，通过掺杂可以使其变成半导体 或导体，改善其导电性和光谱选择性，进而扩大其应用范围。 对二氧化锡的掺杂研究较多，掺杂物主要是一些金属及非金属，包括氟、氮、锑、 铟、镍、铬、锌等，但钨掺杂的二氧化锡研究报道较少，专利CN103449508A公开了一种钨掺杂 二氧化锡纳米粉体的方法：以水溶性锡盐和钨酸盐为原料，加入含有分散剂的溶液中，搅拌 至充分溶解，形成透明溶液;再加入脲，搅拌至脲完全溶解，调节反应体系终点的PH值，将溶 液用氩气洗涤，在氩气保护下，插入超声波探管进行超声波辐射，得到胶状沉淀物，将胶状 沉淀物经过陈化后，经过滤洗涤得到前驱体，将所述前驱体经干燥、研磨、煅烧得到所述钨 掺杂二氧化锡纳米粉体。该方法制得的钨掺杂二氧化锡纳米隔热涂层的可见光透过率高、 隔热性能好，具有良好的红外线阻隔率和紫外线阻隔率，但该方法过程复杂繁琐，不利于生 产应用。另一方面，高固含量、高分散性的纳米晶不易获得，通过高温煅烧获得的纳米粉体 分散性较差，容易团聚，且不易在玻璃等基底形成均匀薄膜。高分散性、高固含量的溶胶态 纳米晶由于其分散性好，易于在各种基底形成均匀薄膜，是一种优良的涂膜材料。专利 CN101580270A公开了一种纳米掺杂氧化锡溶胶的制备方法，掺杂物为氟或锑。该专利制备 二氧化锡纳米材料主要采用了SnCl4、SnCl2等原料，这会引入了难以除去的氯离子杂质，氯 离子的存在对掺杂二氧化锡纳米材料有着不利的影响。 所以，本领域急需寻找一种更为有效的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术主要提供一种钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶及其 制备方法。该方法制备的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶具有稳定性高、分散性好等优点，能很 好地涂覆于基底上作为汽车、飞机、建筑物等窗口节能材料;且本专利技术方法具有原料易得、 流程简单、高效、重现性好等优点，有利于产业化。 本专利技术所要解决的技术问题是提供一种掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方 法。该方法包括以下步骤： 将草酸亚锡、草酸加入水中，再加入双氧水，当体系反应形成透明溶液后加入钨掺 杂剂，通过水热处理、洗涤、溶剂置换、超声处理即得到钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶体。 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，草酸与草酸亚锡摩尔 比为0.5~1.5:1。 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，双氧水与草酸亚锡摩 尔比为0.8~3:1。 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述双氧水的质量浓 度为10~35%。 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述反应时间为40~ 180min〇 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述草酸亚锡加入水 中后的浓度为0.05~0.5mol/L。 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述钨掺杂剂为钨粉。 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述钨掺杂剂与草酸 亚锡的摩尔比为0.1~15:100。优选的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述水热处理温度为 160 ~220°C，时间为 12 ~120h。优选的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述溶剂置换所使用 的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氯化碳、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、四氢呋喃、正丙醇、二氯甲 烷、三氯甲烷、1，2_二氯乙烷、正己烷、乙醚、苯、甲苯、邻二甲苯、N，N-二甲基乙酰胺、1，2_二 甲氧基乙烷或二甲基亚砜中至少一种。 具体的，上述掺钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法中，所述超声处理的时间 为 1 ~720min。 本专利技术还提供了上述方法制备得到的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶。 本专利技术方法所用的原材料本身以及后处理过程中不会对环境造成污染，该工艺原 料易得、流程简单、高效、重现性好，有利于产业化。并且，本专利技术方法制备得到的钨掺杂二 氧化锡溶胶纳米晶具有高分散性、高固含量的优点，能很好地涂覆于基底上作为汽车、飞 机、建筑物等窗口的节能材料。【附图说明】 图1实施例1制备的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的丁达尔现象图； 图2实施例1制备的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶与二氧化锡的X射线衍射图。【具体实施方式】草酸亚锡本身微溶于水，但只有在稳定的溶液环境下才有利于掺杂。草酸亚锡与 双氧水及草酸反应络合生成草酸锡，能很好的溶于水中，形成透明溶液，从而有利于钨的掺 杂，反应机理见下式所示。加入钨掺杂剂后，在水热条件下，掺杂剂将进行有效掺杂，由于钨原子半径和锡原 子半径相差不大，钨原子以替位离子的形式占据锡离子位置，形成掺杂。水热过程生成掺杂二氧化锡机理：四价锡离子水解生成氢氧化锡，氢氧化锡脱水 形成二氧化锡，同时掺杂剂进行掺杂。一般来说，溶液中合成纳米粒子，成核速度非常快，随 后晶体长大主要通过两个的增长机制：（1)奥氏熟化，（2)团聚作用。奥氏熟化过程是较小的 晶体生长到更大的晶体。团聚作用是小粒子在一个定向的方式产生更大的单晶，或小晶体 随即团聚、重结晶然后经过相变形成更大的单晶。 实施例1 称取0.02mol草酸亚锡和0.02mol草酸于IOOmL烧杯中，加入60mL去离子水，在搅拌 环境下加入〇 . 〇2mo 1浓度为30 %的双氧水，反应40miη后形成透明溶液；向溶液中加入 0.0002mol钨粉;充分溶解后将上述溶液置于IOOmL高压反应釜中，将反应釜放于180°C环境 下反应48h;反应完成后取出反应釜放至室温，产物经洗涤、用乙醇溶剂置换后即得到草绿 色钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶，超声30min后形成极为稳定的溶胶态。本实施例制备的钨掺 杂二氧化锡溶胶纳米晶Zeta电位值为-44.7mV，说明产品分散性良好。样品实测固含量为 5%，说明获得了高分散性、高固含量的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶。 表 1 表1显不实施例1制备的妈惨杂^ 氧化锡洛J3父纳米晶的妈与锡质量比为3.82 . 54.63，证明钨能很好的进行掺杂。 图1为本实施例1钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的丁达尔现象图。丁达尔现象明显， 证明产品具有很好的溶胶稳定性。 图2为本实施例1制备的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶与二氧化锡的XRD图对比。该 图表明制备的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶为金红石型，且结晶度较高，掺杂并未影响二氧 化锡晶格结构。 实施例2 称取0 .Olmol草酸亚锡和0.008mol草酸于IOOmL烧杯中，加入50mL去离子水，在搅 拌环境下加入〇. Olmol浓度为30 %的双氧水，反应30min后形成透明溶液；向溶液中加入 0.00012mol钨粉;充分溶解后将上述溶液置于IOOmL高压反应釜中，将反应釜放于200°C环 境下反应24h;反应完成后取出反应釜放至室温，产物经洗涤、用甲醇溶剂置换后即得到草 绿色钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶，经超声20min后形成极为稳定的溶胶态，在甲醇中固含量 达到6 %。本实施例制备的钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶Zeta电位值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将草酸亚锡、草酸加入水中，再加入双氧水，当体系反应形成透明溶液后加入钨掺杂剂，通过水热处理、洗涤、溶剂置换、超声处理即得到钨掺杂二氧化锡溶胶纳米晶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉峰，周才龙，陈依文，张毅，万书权，陈伦，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川;51