[發(fā)明專利]一種枝狀分級結構二氧化錫的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710144912.X
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106830059A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 王茂華;曲瀟;陳勇
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;G01N27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于濕敏器件材料的枝狀結構二氧化錫的制備方法，屬于先進納米功能材料制備工藝及應用技術領域。

背景技術

二氧化錫(SnO₂)是一種新型的寬禁帶n型半導體材料，其禁帶寬度為3.6eV,具有原料豐富，成本低廉，對環(huán)境友好無污染等優(yōu)點。由于分級結構氧化錫特殊的小尺寸效應和表面效應，使其在傳感器、量子尺寸半導體、光催化、太陽能電池等領域具有廣闊的應用前景。分級結構是由低維結構單元(如顆粒狀、棒狀、花狀、球狀、管狀、陣列狀等)組裝排列構成的一種形貌結構，低維結構單元的組裝排列可以為晶格融合或化學鍵作用，也可以是分子間作用力、靜電或磁場相互作用進行有序排列。分級結構特征決定了它具有高孔隙率、高比表面積、較好的表面吸附、較好的表面活性，與相應的反應媒介(氣體、光、染料等)具有更大的接觸面積，使其在化學傳感器和光催化等方面有著優(yōu)異的潛在應用。分級結構SnO₂作為一種新型功能材料被廣泛應用于各個領域中，同時分級結構SnO₂的特殊結構是顯著影響微納米材料性能和應用的一個關鍵因素，因此吸引了國內(nèi)外研究者的廣泛關注，對分級結構SnO₂材料的制備以及相關性能的研究成為熱點。分級結構SnO₂功能材料的形貌和結構是影響其氣體敏感性能的重要因素，越來越多的研究工作者致力于控制合成具有特殊形貌的分級結構SnO₂來提高材料本身的敏感性能。近年來，已經(jīng)有許多種合成方法來制備分級結構SnO₂，但是許多制備工藝依然存在著缺陷和不足之處。目前制備分級結構氧化錫的方法主要可以分為固相法、液相法、氣相法等，比較常用的方法有水熱法、溶膠-凝膠法、微乳液法、化學沉淀法、超臨界流體干燥法以及微波法等等。目前關于分級結構二氧化錫制備方法的專利很多，但現(xiàn)有方法依然存在著工藝復雜，能源消耗高，成本高，制備方法不環(huán)保等問題。如，中國專利CN104891557A公開了一種空心結構二氧化錫納米花的制備方法，該法以四氯化錫為錫源，氧化鋅為輔助材料，反應得到的實心結構錫酸鋅納米花，進一步高溫退火，再加入硝酸中靜置得到空心結構納米花，該方法成本較高，能耗高，且過程中用到硝酸存在安全隱患。中國專利CN105152202A公開了一種銻摻雜花球狀二氧化錫的合成方法，以氯化亞錫為錫源，三氯化銻摻雜，氫氧化鈉為沉淀劑，十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑，經(jīng)過水熱反應16-24小時，得出產(chǎn)物60℃干燥24小時，再經(jīng)過500℃高溫熱處理3小時得到目的產(chǎn)物，該合成方法制備周期較長，且過程繁瑣，需要高溫煅燒，能耗相對較高。

本項目通過一種簡單的水熱法合成了具有枝狀分級結構的SnO₂，將五水合四氯化錫作為錫源，尿素作為沉淀劑，聚乙二醇6000作為表面活性劑，同時控制一定的反應物濃度、反應時間以及反應溫度等工藝參數(shù)，在一定范圍內(nèi)控制合成分級結構氧化錫的形貌和尺寸。本方法的優(yōu)點在于成本低，合成工藝簡單，過程中沒有使用有機溶劑或者強酸等，工藝環(huán)保安全，而且該方法制備出的枝狀二氧化錫結構特殊，分散性好，尺寸均一，優(yōu)異的敏感性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術所存在的缺點，提出一種合成工藝簡單，成本廉價、環(huán)保安全、尺寸可控、應用范圍廣泛的枝狀結構SnO₂的制備方法，消除傳統(tǒng)制備方法的高能耗、低產(chǎn)率、形貌單一等缺點。該合成方法具有生產(chǎn)成本低、對環(huán)境無污染、產(chǎn)率高、能夠工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，所制備出的枝狀結構SnO₂形貌特殊，尺寸均勻，具有良好的敏感性能，可用于制作濕敏傳感元件，可以有效提高對濕度的響應。本發(fā)明制備出的枝狀結構SnO₂的濕敏性能是通過交流阻抗測試得出。