[發明專利]一種粒徑可控二氧化錫納米粉體的制備方法

有效

• 申請號: 201710161641.9
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106865600B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 劉世民;梁冬冬;趙東楊
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 劉慧娟;李馨

本發明公開粒徑可控二氧化錫納米粉體的制備方法，具體涉及一種粒徑尺寸在10～18nm的高分散性、高結晶性氧化錫納米粉體的制備方法，即硝酸乙酯輔助沉淀法。該方法利用硝酸與乙醇形成的硝酸乙酯的輔助作用以及沉淀法制備氧化錫納米粉體，該方法制備的氧化錫納米粉體粒徑可調、顆粒尺寸分布均勻、分散性能和結晶性能好；且不需要改變煅燒溫度和熱處理時間，具有工藝簡單、成本低、制備周期短等特點。

技術領域

本發明涉及二氧化錫制備方法，具體涉及一種粒徑在10～18nm范圍、且粒徑大小可控的二氧化錫納米粉體的制備方法。

背景技術

氧化錫是一種寬帶隙半導體，禁帶寬度3.60eV，體相激子半徑約為1.7nm。納米氧化錫有獨特的光學、電學及催化性能，被廣泛用于電池、半導體、氣敏傳感器和催化材料中。在催化領域，與其他金屬組成復合催化劑，可用于烴類氧化、甲醇重整、氮氧化物的還原等，還廣泛應用于光催化和電催化。這些性能與其比表面有較強的依賴性，粒徑足夠小、比表面積足夠大的納米顆粒會表現出獨特的性能(孫明等，無機化學學報，2005，25：925-928)。近些年來，各種納米結構的SnO₂材料被很多人研究并成功地制備出來，如：納米線、納米棒、空心球等(鄭春龍等，華南師范大學學報，2009，增刊：72-73)。

制備納米SnO₂的方法主要有物理法如濺射法、微波加熱法、氣相沉積法、等離子體法，化學法如水熱法、反相微乳液法、醇鹽水解法、溶膠-凝膠法和化學沉淀法等。目前應用較廣的制備方法是化學法。其中水熱法是在密閉體系中利用溶劑在一定溫度下(110～250℃)產生的自生壓力(0.3～4MPa)，使體系發生粒子的成核和生長，生成形貌和大小可控的粉體。其優點是不需高溫煅燒即可直接得到結晶粉末，避免了煅燒過程粒子的團聚和長大，省去了研磨及由此帶來的雜質，并且粉體具有結晶好、團聚少、純度高、粒度均勻以及形貌可控等特點，但水熱法需要高壓反應釜，使其對生產設備的依賴性比較強，這也影響和阻礙了水熱法的發展(馬承銀等，應用化學，2009，26：198-201)。醇鹽水解法和溶膠-凝膠法的特點是產物純度較高、顆粒大小均勻、制備過程容易控制，但是合成溫度高。微乳液法可使成核、生長、聚結、團聚等過程局限在一個微小的球形液滴內，從而可形成球形顆粒，避免了顆粒之間的進一步團聚，但是合成過程消耗大量的有機溶劑，這些有機溶劑大多價格昂貴，毒性較大，對環境極易造成污染，且有碳殘留，從而影響產物的性能和純度。化學沉淀法的優點是工藝比較簡單，缺點是粉體純度較低，粒徑較大。

值得注意的是，氧化錫納米粉體制備過程需要一定溫度的熱處理，熱處理溫度因制備方法而變化，通常氧化錫的粒徑要通過熱處理溫度來控制，例如孫明等利用微乳液法結合煅燒工藝在400-700℃制備了粒徑分別是3.98、5.09、11.49、12.82nm的氧化錫納米粉體(孫明等，無機化學學報，2005，25：925-928)。大多數制備方法控制氧化錫納米粉體顆粒尺寸都是通過調整煅燒溫度，目前只有少數制備方法可以不通過調整煅燒溫度來控制顆粒尺寸，例如趙娜等通過調整水熱反應時間來改變氧化錫的顆粒尺寸(趙娜等，精細化工，2008，25：1163-1167)。顯然，如果能夠找到一種恒溫恒時間制備方法，即不改變煅燒溫度和熱處理時間，從而實現氧化錫納米粉體顆粒尺寸的控制，則有利于對氧化錫的結構和使用性能進行更深入的研究。

現有技術中不通過煅燒溫度或熱處理時間來控制氧化錫納米粉體的顆粒尺寸一直是工藝上的難點，根本原因是晶粒的生長需要靠溫度和時間的提高來促成，但是高溫熱處理導致的超微細氧化錫晶粒生長以及納米顆粒尺寸高比表面能必然會引起粒子的團聚(郭廣生等，中國粉體技術，2003，9：22-24)。

發明內容