一种二氧化锡量子点的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化锡量子点的制备方法。将四氯化锡放入去离子水中搅拌，再加入摩尔数为四氯化锡４～８倍的水合肼，此时产生白色浆状的沉淀，即水合肼与四氯化锡之间形成了配位化合物；搅拌１０～３０分钟后，把上述配好的水溶液放入高压釜中，填充度为８０～９０％，处理温度为１５０～２５０℃，处理时间为１～５０小时，然后将处理好的溶液离心、干燥，就获得ＳｎＯ↓［２］量子点。本发明专利技术采用水合肼来代替氢氧化钠或氨水，水合肼与ＳｎＣｌ↓［４］形成配位化合物簇，该簇非常细小，且整个ＳｎＯ↓［２］的水热合成过程都被限制在簇内进行。而且，本发明专利技术采用的原料都是廉价的化学药品，整个过程无需任何络合剂或表面活性剂，本发明专利技术具有简单、廉价，能适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
当纳米材料的尺寸减小到一定程度时，就出现了明显的量子尺寸效应，其费米能级附近的电子能级由准连续转变为分立能级，同时其能隙变宽，以及由此导致纳米材料光、磁、热、电、催化等特性与体材料显著不同(P.M.Petroff etal.Phys.Today，54，46(2001))。就半导体材料而言，当尺寸小于或相当于其本身的激子玻尔半径，就会表现出明显的量子效应。当半导体纳米颗粒在三维上的尺寸均小于其激子玻尔半径时，该纳米颗粒被称为量子点，它在电子、光电子、催化和传感等重要领域都有着广泛的应用。二氧化锡(SnO2)是一种重要的n型氧化物半导体，室温下禁带宽度约为3.6eV，在固态气敏器件、透明导电电极、催化、锂电池和光电子器件等场合应用极广。据Lee等人报道，SnO2的激子玻尔半径约为2.7纳米(E.J.H.Lee et al.Appl.Phys.Lett.，84，1745(2004))。因此，如果SnO2纳米颗粒的尺寸小于或接近2.7纳米时，该纳米颗粒就是SnO2量子点。SnO2量子点可望具有更好的性能和更多的用途，开发简单、低成本和适合工业化生产的制备方法来合成SnO2量子点是其研究和应用的关键。SnO2纳米材料受到广泛的关注，已成为研究最多的几种氧化物纳米材料之一。目前，制备SnO2纳米材料的方法主要有喷雾热解法、水热法、蒸发法、化学气相沉积法和快速氧化法等。但关于SnO2量子点制备的报道甚少，Castillo等人报道了用溶胶-凝胶法制备2～5纳米的SnO2量子点(J.D.Castillo et al.Nanotechnology，16，S300(2005))，Leite等人报道了采用在乙醇溶液中水解SnCl2·2H2O的方法制备1～3纳米的SnO2量子点(E.R.Leite，Appl.Phys.Lett.，83，1566(2003))。虽然水热法被广泛地应用于SnO2纳米结构的合成，但到目前为止，尚未有人报道采用水热法实现SnO2量子点的合成。传统的水热法采用氢氧化钠或氨水为矿化剂，其过程如下氢氧化钠或氨水电离出的OH-离子，OH-跟Sn4+离子反应生成Sn(OH)4，Sn(OH)4在水热条件下转变为SnO2。水合肼是一种常用、廉价的化学原料，通常用作还原剂，同时，它可以电离出OH-，即也可作矿化剂。若以水合肼为矿化剂，水热合成SnO2的过程如下水热反应前，肼(配位体)与SnCl4形成配位化合物簇，该配位物簇在水热条件下缓慢反应生成SnO2量子点。因此，以水合肼为矿化剂的水热工艺可大大降低产物的尺寸。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，利用水合肼为矿化剂的水热工艺来合成二氧化锡量子点(2.3～3.1纳米)。本专利技术采用的技术方案是该方法的步骤如下将四氯化锡放入去离子水中搅拌，再加入摩尔数为四氯化锡4～8倍的水合肼，此时产生白色浆状的沉淀，即水合肼与四氯化锡之间形成了配位化合物，搅拌10～30分钟把上述配好的水溶液放入高压釜中，填充度为80～90％，处理温度为150～250℃，处理时间为1～50小时，然后将处理好的溶液离心、干燥，就获得二氧化锡量子点。所述的二氧化锡量子点直径为2.3～3.1纳米，且绝大多少颗粒直径小于2.7纳米，二氧化锡的激子玻尔半径是2.7纳米。本专利技术具有的有益效果是传统的水热法很难实现SnO2量子点的合成，该专利技术提出的方法有效地将SnO2纳米颗粒尺寸降到3纳米以下。本专利技术的最大特点是采用水合肼(N2H4·H2O)来代替氢氧化钠或氨水，水合肼(配位体)与SnCl4形成配位化合物簇(SnCl4)m(N2H4)n，该簇非常细小(约为数纳米)，且整个SnO2的水热合成过程都被限制在簇内进行，因此得到了SnO2量子点。而且，本专利技术采用的原料都是廉价的化学药品，整个过程无需任何络合剂或表面活性剂，本专利技术具有简单、廉价，能适合大规模生产。附图说明图1是SnO2量子点的XRD图谱；图2是SnO2量子点的透射电镜照片，(a)照片及电子衍射；(b)高分辨照片。具体实施例方式实施例1将2.2400克四氯化锡(SnCl4·5H2O，0.0064摩尔)放入160毫升去离子水中，再加入1.2800克水合肼(N2H4·H2O，0.0256摩尔)，搅拌10分钟后，把上述配好的溶液放入高压釜的聚四氟乙烯内衬里，内衬容积为200毫升，即填充度为80％。该溶液在150℃下处理10小时，把处理好的溶液离心和干燥，获得SnO2量子点。图1是SnO2量子点的XRD图谱，跟SnO2的标准卡片(JCPDS 77-0452)完全吻合，说明产物是纯的SnO2。图2a是SnO2量子点的透射电镜照片及电子衍射花样，图2b是它们的高分辨照片，从图2a和图2b中可以看出所得的产物是2.3～3.1纳米的纳米颗粒。实施例2将2.2400克氯化锡(SnCl4·5H2O，0.0064摩尔)放入180毫升去离子水中，再加入1.9200克水合肼(N2H4·H2O，0.0390摩尔)，搅拌20分钟后，把上述配好的溶液放入高压釜的聚四氟乙烯内衬里，内衬容积为200毫升，即填充度为90％。该溶液在200℃下处理30小时，把处理好的溶液离心和干燥，得到SnO2量子点。实施例3将2.2400克氯化锡(SnCl4·5H2O，0.0064摩尔)放入160毫升去离子水中，再加入2.5600克水合肼(N2H4·H2O，0.0512摩尔)，搅拌30分钟后，把上述配好的溶液放入高压釜的聚四氟乙烯内衬里，内衬容积为200毫升，即填充度为80％。该溶液在250℃下处理50小时，把处理好的溶液离心和干燥，获得SnO2量子点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化锡量子点的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：将四氯化锡放入去离子水中搅拌，再加入摩尔数为四氯化锡４～８倍的水合肼，此时产生白色浆状的沉淀，即水合肼与四氯化锡之间形成了配位化合物，搅拌１０～３０分钟把上述配好的水溶液放入高压釜中，填充度为８０～９０％，处理温度为１５０～２５０℃，处理时间为１～５０小时，然后将处理好的溶液离心、干燥，就获得二氧化锡量子点。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化锡量子点的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下将四氯化锡放入去离子水中搅拌，再加入摩尔数为四氯化锡4～8倍的水合肼，此时产生白色浆状的沉淀，即水合肼与四氯化锡之间形成了配位化合物，搅拌10～30分钟把上述配好的水溶液放入高压釜中，填充度为80～90％，处理温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝洪良，于桂霞，姚奎鸿，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]