[發明專利]三維分層多級花狀二氧化錫微球的制備方法

無效

• 申請號: 201410054728.2
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103864139A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 陳志文;王利軍;汪文峰;焦正;吳明紅
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明公開了一種三維分層多級花狀二氧化錫微球的制備方法，屬于材料制備工藝領域。

背景技術

二氧化錫是一種典型的直接寬帶隙n-型半導體功能材料，其體帶隙約為3.6eV（在300K時），激子束縛能為130meV，激子玻爾半徑約為27nm，是短波長發光器件、激光器、固態平面顯示、光存儲、氣體傳感器等方面的重要應用材料。由于這種半導體材料具有躍遷概率大和較大的電子遷移率等物理或化學特性優點，它在微電子工業、光電子器件以及太陽能電池的光熱轉換器等諸多領域是具有廣泛應用的半導體材料。然而，二氧化錫的微觀結構、粒子尺寸和維數對其物理或化學特性有很大的影響，如：三維分層結構不但具有原有的特性，更具有新的一些物理化學特性，因此，對SnO₂納米晶合成與更加優化的結構和形態的研究有了極大的興趣，特別是，三維分層結構已經引起了相當大的關注。

研究制備SnO₂的方法很多，例如錫氧化法、碳熱還原法、化學氣相沉積法、熱解噴射法、射頻濺射法、溶膠-凝膠法及水熱法等，特別是水熱法已成為當前納米材料領域重要的合成方法。化學氣相沉淀法的優點是：工藝過程方便控制、合成的微粒粒度分布均勻，大小可以精確控制，無粘結分散性較好。射頻濺射法濺射速度越快，微粒的產量越高，該法重復性好而且可控制性高。缺點是微粒生長速度慢，實驗效率低，且儀器昂貴，實驗成本高。采用溶膠-凝膠法制備納米SnO₂微粒具有以下優點：均勻度高，可達分子或原子尺度；純度高，這是由于制備所用材料純度高，而且溶劑在制備過程中易于除去;燒成溫度低，反應過程易于控制，不足之處在于：采用該方法處理時間較長，制品易產生開裂，燒成不夠完善等。

水熱反應是在相對較高溫度和壓力條件下進行的，能夠實現在常規條件下不能進行的化學反應或是提高其反應效率。水熱法具有工藝和設備簡單，易于控制，無需高溫灼燒處理，晶化和分散性良好等優點，通常以SnCl₄·5H₂O或SnCl₂·2H₂O為原料合成各種納米晶材料，通過水熱法合成的這種納米晶材料具有十分優良的物理化學性能。實踐證明：SnO₂不論在堿性、中性還是強酸性等水熱條件下均具有極低的溶解度，SnCl₄在高溫水熱條件下極易處于過飽和狀態而快速反應形成不同粒徑且顆粒極小的納米SnO₂晶體，所以水熱法廣泛應用于納米材料的制備。但由于反應是在高溫高壓條件下進行，對設備的依賴性較大，同時反應介質-水的沸點低，也限制了水熱法的發展。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種三維分層多級花狀二氧化錫微球的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種三維分層多級花狀二氧化錫微球的制備方法，具有以下步驟：

1）將0.8~1.0g尿素溶解于體積比為7：3的去離子水和乙醇溶液中，配制混合溶液，將質量分數為98%的SnCl₂·2H₂O作為前驅體，在混合溶液中分別配制Sn²⁺濃度10，15和20?mM/L的懸濁液，然后邊微波輔助輕輕震蕩混合溶液，邊滴加6M/ml的NaOH溶液0.8~1.0L；

2）將混合溶液轉移到的聚四氟高壓鍋內，分別在150~160℃水熱條件下，反應18~20小時，所得產物用去離子水洗滌3次，得到初級產物；

3）將初級產物再次分散在去離子水中，靜置30分鐘后，除去灰色沉淀物，再次離心處理；在60~80℃條件下真空干燥8~10小時，制得三維分層多級花狀二氧化錫微球。

與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點：

本發明利用微波輔助技術水熱合成三維分層多級花狀二氧化錫微球結構，通過控制實驗的各種參數和溫度條件，在無模版的條件下，實現三維分層多級花狀二氧化錫微球的制備，在三維結構材料制備領域具有潛在的應用價值。

附圖說明

圖1為本發明制備所得樣品1的三維分層多級花狀二氧化錫微球的X射線衍射儀圖（a）、

掃描電子顯微鏡圖（b）、透射電子顯微鏡圖（c）、高倍透射電子顯微鏡圖（d、e、f）。

圖2為本發明制備所得樣品2~6的三維分層多級花狀二氧化錫微球的掃描電子顯微鏡圖。

圖3為本發明制備所得樣品2~6的三維分層多級花狀二氧化錫微球的X射線衍射儀圖。