[發(fā)明專利]一種二氧化錫介孔球的制備方法

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• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105540648A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新震;劉久榮;崔洪芝;田健;宋曉杰;謝想;李健
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 毛勝昔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種介孔材料的制備方法，尤其涉及一種二氧化錫介孔球的制備方法。

背景技術(shù)

氧化錫是一種多功能的半導(dǎo)體材料，由于具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，其在光催化、鋰離 子電池、太陽能電池、氣敏傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

作為應(yīng)用最為廣泛氣敏材料之一，氧化錫已經(jīng)被應(yīng)用于檢測乙醇、氫氣、一氧化碳等氣 體，氧化錫氣敏傳感器屬于表面電阻控制型，因此，將氧化錫制備成多孔結(jié)構(gòu)，可以有效增 大氣體與半導(dǎo)體材料的接觸面積，為氣體在半導(dǎo)體材料表面的吸附-脫附提供更多的通道，因 此，制備具有多孔結(jié)構(gòu)的二氧化錫是提高其氣敏性能的有效途徑。

目前，多孔二氧化錫的制備方法主要有模板法和前驅(qū)體分解法。其中，模板法是以聚苯 乙烯小球或二氧化硅小球為造孔劑，將氧化錫和造孔劑制備成塊狀復(fù)合材料，再通過煅燒或 酸蝕的方法去除模板，最終制備出多孔二氧化錫(J.Mater.Chem.2009,19,6727-6732；Appl. Phys.A2012,108,143-147)。

這種方法制備出來的多孔氧化錫具有規(guī)則的孔隙結(jié)構(gòu)，但這種制備方法制備過程相對復(fù) 雜，并且在去除模板的過程中，容易對氧化錫結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。

與模板法相比，前驅(qū)體分解法可以更好的控制氧化錫的微觀結(jié)構(gòu)。前驅(qū)體分解法的工藝 路線是，先制備出前驅(qū)體(通常為金屬的乙酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等)、再通過使前驅(qū)體受 熱分解釋放出CO₂和H₂O等氣體，以使氧化錫形成內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中，前驅(qū)體分解法也存在諸多的不足之處，主要問題是：前驅(qū)體煅燒后， 易產(chǎn)生體積收縮，造成所制得的多孔氧化錫產(chǎn)品的尺寸不可控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種二氧化錫介孔球的制備方法，其具有工藝環(huán)保、流程短、工 藝控制簡便；所制得的氧化錫介孔球比表面積大、質(zhì)量穩(wěn)定、品質(zhì)好、粒徑均勻尺寸可控等 技術(shù)特點。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案是，一種二氧化錫介孔球的制備方法，其特 征在于，包括以下步驟：

第一步，按質(zhì)量比0.175-0.525︰1-3︰0.25-2，分別稱取五水四氯化錫、尿素和聚乙烯吡 咯酮，分別加入至足量的無水甲醇中，攪拌，直至得到澄清溶液；

第二步，將上述澄清溶液傾倒入溶劑熱反應(yīng)釜中；將溶劑熱反應(yīng)釜的蓋擰緊后，置于烘 箱中，在160-200℃下溶劑熱反應(yīng)3-20h；

將溶劑熱反應(yīng)釜取出、開蓋，將其中的固液混合物傾倒出來，并進行分離，得到白色沉 淀物，即為前驅(qū)體；

第三步，將所得前驅(qū)體置于馬弗爐中，在500℃下煅燒2h，即得。

上述技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，制備工藝環(huán)保、流程短、工藝控制簡便(氧化錫 介孔球產(chǎn)品的直徑可有效控制在300-750nm范圍內(nèi))；所制得的氧化錫介孔球比表面積大(可 達到104.1m²/g)、質(zhì)量穩(wěn)定、品質(zhì)好、粒徑均勻。

優(yōu)選為，上述反應(yīng)釜為聚四氟內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)方案是，選用聚四氟內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜，主要考慮到的 是，溶劑熱反應(yīng)溫度相對較高(最高可達200℃)；而聚四氟內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜的工作壓力≤ 3MP，溫度≤220℃。

進一步優(yōu)選，上述溶劑熱反應(yīng)溫度為180℃。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)方案是，溶劑熱反應(yīng)溫度為180℃時，反應(yīng)速度快、反 應(yīng)進行較為徹底。

進一步優(yōu)選，上述四氯化錫、尿素和聚乙烯吡咯酮均為分析純。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)方案是，四氯化錫、尿素和聚乙烯吡咯酮均選用分析純， 有利于最大限度地減少所含的雜質(zhì)，有利于制得具有良好品質(zhì)的氧化錫介孔球產(chǎn)品。

為更好地理解上述技術(shù)效果，現(xiàn)簡要分析與說明如下：

上述技術(shù)方案中，尿素作為沉淀劑、聚乙烯吡咯酮為形貌控制劑。其中，聚乙烯吡咯烷 酮對最終制得的二氧化錫介孔球球狀結(jié)構(gòu)的形成起到關(guān)鍵作用。并且，隨著體系中加入聚乙 烯吡咯烷酮的質(zhì)量增加，產(chǎn)物的直徑逐漸減小。因此，通過控制反應(yīng)體系中聚乙烯吡咯烷酮 的用量，即可實現(xiàn)對產(chǎn)物直徑的有效控制。