通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，获得含锡金属间化合物；将含锡金属间化合物高温氧化；将得到的粉末置于HNO3溶液中，水热酸腐蚀后，降至室温再经离心洗涤及干燥后获得金属掺杂多孔SnO2。Ni掺杂的爆米花状多孔SnO2用于甲醛检测，可提高灵敏度、降低工作温度、减小吸脱附时间，在气体传感上有广阔的应用。Cu掺杂的纳米笼状多孔SnO2用于CO催化氧化及高氯酸铵热分解，可降低催化温度，在CO消除及燃料助推剂上有广阔的应用前景。

Method for preparing metal doped porous SnO2 material by tin containing intermetallic compound

The invention discloses a method for preparation of metal doped porous SnO2 material by SN intermetallic compound containing tin intermetallic compound containing tin intermetallic compound; high temperature oxidation; the powder is placed in the HNO3 solution obtained by hydrothermal, acid corrosion, to room temperature by centrifugal washing and drying after metal doping porous SnO2. Ni doped popcorn like porous SnO2 for formaldehyde detection, can improve sensitivity, reduce operating temperature and reduce desorption time, and have broad applications in gas sensing. Cu doped nano cage porous SnO2 for catalytic oxidation of CO and thermal decomposition of ammonium perchlorate can reduce catalytic temperature, and has broad prospects for application in CO elimination and fuel boosters.

【技术实现步骤摘要】
通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法
本专利技术属于功能材料制备
，特别是涉及一种通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法。
技术介绍
SnO2作为典型的n型半导体在气体传感、光催化、热催化、锂离子电池等领域有非常优异的性能。但仍有一定的限制，如在气体传感中工作温度偏高、灵敏度低、吸脱附时间较长等；用于光催化时其宽的禁带宽度使得无法有效利用太阳光中的可见光；在CO氧化中转换温度较高；在高氯酸铵热分解中分解温度偏高；在锂离子电池中循环性较差。这些性能的优劣均都与材料的微结构密切相关。为了改善这些单一普通块体材料的性能，目前业内研究者的研究工作主要关注在以下几个方面：(1)调变粒度，来改善电子结构及提高比表面积；(2)离子掺杂，来增加活性物种及活性位点；(3)造孔，来增大比表面积及改变微结构；(4)复合，使复合材料之间形成界面，利用协同效应来增强性能。这些方法很好地提高了SnO2在各领域的应用。但是目前简单的掺杂或者复合、造孔等步骤仍难以达到实际应用的目的。因此，多方面同时调控得到了研究者的关注。然而由于制备上的难度使其仍存在许多挑战。例如：多数掺杂类SnO2中的掺杂元素以金属氧化物形式存在而不是真正意义上的离子掺杂，且该掺杂金属氧化物杂质的出现会堵塞孔道不利于反应。目前成功合成金属掺杂型的多孔SnO2案例较少。因此发展合成掺杂类多孔SnO2的合成十分有必要。Ni元素在气敏上发挥着很重要的角色，Ni的掺杂不仅可以改善SnO2工作温度偏高的问题，还可以增强响应灵敏度。Ni掺杂的多孔SnO2具有造孔及掺杂的双重优势，它不但可以提供更多开放型的孔来促进气体扩散,气敏活性离子Ni的掺入还会对SnO2的电子结构产生影响进而促进反应进行，是一种更优异的气敏材料。此外，Cu元素是一种催化活泼元素，在CO氧化上发挥着很重要的作用。而CO催化氧化在CO气体探测器、防毒面具、烟草降害、汽车尾气净化、燃料电池及封闭体系中微量CO的消除领域都有广泛应用。除此之外，Cu在燃料推进剂的主要成分高氯酸铵热分解上可以起很好的电子转移作用，可以作为一种催化元素降低热分解温度。因此将Cu掺杂到多孔SnO2上可以得到一种应用于催化的多功能材料，该材料不仅有多孔SnO2的开放孔道，有利于增大表面活性位点及物质的传输，还具有Cu的催化作用。因此Ni掺杂或者Cu掺杂的多孔SnO2材料是一种很有前途的多功能材料，在气体传感、CO氧化、高氯酸铵热分解上有很重要的应用。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，以实现多功能材料的制备来应用于多方面催化反应。。本专利技术所采用的技术方案是，通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，按照以下步骤进行：步骤1，获得含锡金属间化合物，采用含锡金属间化合物为前驱物；步骤2，将含锡金属间化合物高温氧化；步骤3，将步骤2得到的粉末置于HNO3溶液中，水热酸腐蚀后，降至室温再经离心洗涤及干燥后获得金属掺杂多孔SnO2。进一步的，所述步骤1中，含锡金属间化合物为Sn-Ni化合物或Sn-Cu化合物。进一步的，所述Sn-Ni化合物按照以下步骤制得：将16-20mmol二水合二氯化锡溶于6.5-8.5mol/L的30mLNaOH溶液中；加入1-2g四水合乙酸镍，搅拌10min；130℃-210℃水热反应2-12h；然后经水洗涤、干燥，得到Sn-Ni化合物。进一步的，所述Sn-Cu化合物按照以下步骤制得：将16-20mmol二水合二氯化锡溶于6.5-8.5mol/L的30mLNaOH溶液中；加入0.7g或1.4g二水合氯化铜，搅拌子搅拌10min；130℃-210℃水热反应2-12h；经水洗涤、干燥，得到Cu6Sn5或Cu3Sn金属间化合物。进一步的，所述步骤2中，高温氧化的温度为400-900℃，时间为2h。进一步的，所述步骤3中，将步骤2得到的粉末置于1mol/L-5mol/L浓度HNO3中，并放入反应釜中。进一步的，所述步骤3中，水热条件为100-160℃，2-10h。进一步的，所述步骤3中，干燥温度为70℃，在烘箱中干燥。本专利技术的有益效果：(1)提供的金属掺杂的多孔SnO2材料，具有特定形貌。SnO2基质中金属掺杂均匀，掺杂量在1％-2％之间，其中Ni掺杂的爆米花状多孔SnO2用于甲醛检测，可提高灵敏度、降低工作温度、减小吸脱附时间，在气体传感上有广阔的应用。Cu掺杂的纳米笼状多孔用于CO催化氧化及高氯酸铵热分解，可降低催化温度，在CO消除及燃料助推剂上有广阔的应用前景。(2)提供的金属掺杂的爆米花状多孔SnO2材料的制备方法，通过采用含锡金属间化合物作为前驱体，获得了特定形貌的金属掺杂的多孔SnO2；该方法适用性强，可用于其他金属掺杂的多孔SnO2的合成。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为SnO2-Ni-1#的X-射线衍射图谱。图2为SnO2-Cu-1#及SnO2-Cu-2#的X-射线衍射图谱。图3为SnO2-Ni-1#的扫描电镜图。图4为SnO2-Ni-2#的扫描电镜图。图5为SnO2-Cu-1#的扫描电镜图。图6为SnO2-Cu-2#的扫描电镜图。图7为SnO2-Ni-1#的EDS-mapping图。图8为SnO2-Cu-1#的EDS-mapping图。图9为样品1#传感器在不同工作温度下对浓度为50ppm的甲醛响应灵敏度。图10为SnO2-Cu-1#及SnO2-Cu-2#CO氧化催化性能图。图11为SnO2-Cu-1#及SnO2-Cu-2#高氯酸铵热分解图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，该方法采用含锡金属间化合物为前驱物，按照以下步骤进行：步骤1，获得含锡金属间化合物，采用含锡金属间化合物为前驱物；步骤2，将含锡金属间化合物高温氧化；步骤3，将步骤2得到的粉末置于HNO3溶液中，水热酸腐蚀后，降至室温再经离心洗涤及干燥后获得金属掺杂多孔SnO2。优选的，步骤1中，含锡金属间化合物为Sn-Ni化合物或Sn-Cu化合物；进一步的，步骤1中，Sn-Ni化合物按照以下步骤制得：将16-20mmol二水合二氯化锡溶于6.5-8.5mol/L的30mLNaOH溶液中；加入1-2g四水合乙酸镍，搅拌10min；130℃-210℃水热反应2-12h；然后经水洗涤、干燥。进一步的，步骤1中，Sn-Cu化合物按照以下步骤制得：将16-20mmol二水合二氯化锡溶于6.5-8.5mol/L的30mLNaOH溶液中；加入0.7g或1.4g二水合氯化铜，搅拌子搅拌10min；130℃-210℃水热反应2-12h；本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，获得含锡金属间化合物，采用含锡金属间化合物为前驱物；步骤2，将含锡金属间化合物高温氧化；步骤3，将步骤2得到的粉末置于HNO3溶液中，水热酸腐蚀后，降至室温再经离心洗涤及干燥后获得金属掺杂多孔SnO2。

【技术特征摘要】
1.通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，获得含锡金属间化合物，采用含锡金属间化合物为前驱物；步骤2，将含锡金属间化合物高温氧化；步骤3，将步骤2得到的粉末置于HNO3溶液中，水热酸腐蚀后，降至室温再经离心洗涤及干燥后获得金属掺杂多孔SnO2。2.根据权利要求1所述的通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，含锡金属间化合物为Sn-Ni化合物或Sn-Cu化合物。3.根据权利要求2所述的通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，其特征在于，所述Sn-Ni化合物按照以下步骤制得：将16-20mmol二水合二氯化锡溶于6.5-8.5mol/L的30mLNaOH溶液中；加入1-2g四水合乙酸镍，搅拌10min；130℃-210℃水热反应2-12h；然后经水洗涤、干燥，得到Sn-Ni化合物。4.根据权利要求2所述的通过含锡金属间化合物获得金属掺杂多孔SnO2材料的制备方法，其特征在于，所述Sn-Cu化合物按照以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广社，张月兰，李莉萍，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22