[發明專利]一種制備富含氧空位的二氧化錫納米粉的方法及所得產品

有效

• 申請號: 201610014775.3
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105600818B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 陳長龍;魏玉玲
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;B82Y30/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種制備富含氧空位的二氧化錫納米粉的方法及所得產品，特別涉及一種通過真空熱處理二氧化錫前驅體粉末制備富含氧空位的二氧化錫納米粉的方法，屬于微納米功能材料合成技術領域。該富含氧空位的二氧化錫納米粉可用于氣敏傳感、光催化、光電催化、光降解有機物等領域。

背景技術

二氧化錫作為寬帶隙的半導體氧化物，由于性質穩定、成本低、無毒等優點，在氣敏傳感、光催化、光電催化及光降解有機污染物等領域有重要的應用。然而，在實際應用中，由于二氧化錫的帶隙較寬，只能吸收紫外光而無法吸收可見光，因此無法充分利用地面上豐富的太陽光作為光源來高效開展光催化及光降解這類應用。另一方面，當用作氣敏材料時，二氧化錫由于電阻較大，其氣敏性質往往低劣。而研究發現，缺陷化的二氧化錫，特別是富含氧空位的二氧化錫，可以產生與氧空位相關的新能級態，從而可以調整二氧化錫的費米能級位置，并使其吸收擴展到可見光區，同時也可以顯著提高其氣敏性質。因此，制備富含氧空位的二氧化錫是一條改善其光、電性能的重要途徑。

目前，制備富含氧空位的二氧化錫納米粉的方法之一是進行離子摻雜。如H. Wang等研究者采用Sn²⁺摻雜二氧化錫（H. Wang, K. Dou, W.Y. Teoh, Y. Zhan, T.F. Hung, F. Zhang, J. Xu, R. Zhang, A.L. Rogach, Engineering of Facets, Band Structure, and Gas-Sensing Properties of Hierarchical Sn²⁺-Doped SnO₂Nanostructures, Adv. Funct. Mater.2013, 23, 4847-4853）、Tiekun Jia等研究者采用Zn²⁺摻雜二氧化錫（Tiekun Jia, Weimin Wang, Fei Long, Zhengyi Fu, Hao Wang and Qingjie Zhang, Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Activity of Zn-Doped SnO2 Hierarchical Architectures Assembled by Nanocones, J. Phys.Chem. C, 2009, 113, 9071-9077）等，都可以獲得含氧空位的二氧化錫。此類金屬離子摻雜，用于使用水作溶劑在反應釜中進行水熱反應來實現或者使用高沸點的有機溶劑進行常壓反應來實現，因此，在反應設備、環保設施、有機廢液的處理及再利用等方面有高的要求，使成本上升。此外，利用還原性氣氛對二氧化錫進行熱處理也可以獲得含氧空位的二氧化錫納米粉。如采用氫氣還原的方法，龍潔等研究者（龍潔, 蘇新梅, 夏定國, 王道, 沈云, 二氧化錫中氧空位濃度與氣敏性能關系的研究, 北京工業大學學報，1997，23, 113-118）制備了含氧空位的二氧化錫。這類方法，一方面，還原性氣體的使用會帶來安全風險和成本上升；另一方面，要先制備出二氧化錫納米粉再對其進行二次熱處理，增加了生產工藝流程，造成成本上升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備富含氧空位的二氧化錫納米粉的方法，該方法利用真空燒結工藝對二氧化錫前驅體粉末進行熱處理，無需二次處理或改性，可直接獲得富含氧空位的二氧化錫納米粉，具有工藝簡單、設備需求低、成本低、污染少、可大量生產等優點。

本發明的目的還在于提供采用上述方法制得的富含氧空位的二氧化錫納米粉。

本發明具體技術方案如下：

（1）配制濃度為0.2–3.0 mol·L^-1的無機錫鹽水溶液，邊攪拌邊向其中加入0.5–5.0 mol·L^-1的NaOH或KOH水溶液，使混合完畢得到的均勻白色沉淀懸浮液體系的pH值為6.0–8.5，繼續攪拌10–60 min；

（2）將步驟（1）所述白色沉淀懸浮液進行固液分離，沉淀用水洗滌2–5次后于40–120℃干燥，得二氧化錫前驅體粉末；

（3）將步驟（2）所得二氧化錫前驅體粉末進行真空熱處理，自然冷卻后得產品。