专利名称：二氧化锡纳米棒的电子束辐照合成方法
技术领域：
本发明涉及一种二氧化锡纳米棒的电子束辐照合成方法，属纳米无机化合物半导体材料 制造工艺技术领域。
技术背景二氧化锡是一种重要的半导体材料，具有较宽禁带宽度(Eg:3.6eV)，具有原料来源广泛， 价格便宜等优点。将二氧化锡制备成尺寸在几十纳米以下时，由于小尺寸效应及表面效应， 使其具有特殊的光电性能和气敏性能，不但在气敏、湿敏、光学技术等方面有着广泛的应用(目前是应用在气敏元件最多的基本原材料之一)，还可用于电极材料、犬阳能电池、光电子 器件、吸波材料等领域。例如，用纳米级的二氧化锡制备的气敏传感器具有灵敏度高、工作 温度低、响应时间短等特点，广泛应用于还原气体或有毒气体的检测。用纳米级的二氧化锡 作为新型锂离子电池负极材料，由于二氧化锡的颗粒为纳米级，颗粒空隙间也为纳米尺寸， 为锂离子的嵌入提供很好的纳米通道和嵌锂位置，具有大的嵌锂容量和嵌锂性能，在大电流 的充放电情况下，仍具有较大的可逆容量。目前已有多种制备纳米级的二氧化锡的方法，包括化学气相沉积法，化学沉淀法，溶胶 一凝胶法，水热溶剂法等。但有工艺复杂，制备时间长，成本较高等缺点。采用Y射线辐射法 辐照技术制备纳米材料是一种新颖的方法，但也会产生放射性废物，工艺流程为间歇式，不 能连续生产等缺点。 发明内容本发明的目的是提供一种纳米二氧化锡半导体材料的电子束辐照合成方法。 本发明的一种二氧化锡纳米棒晶体的电子束辐照合成方法，其特征在于有以下的过程和步骤a. 将聚乙烯醇配制成质量百分比浓度为5 10%的水溶液；将四氯化锡配制成质量百分 比浓度为3 6%的水溶液；然后在上述的四氯化锡溶液中加入上述的聚乙烯醇溶液； 所用的四氯化锡溶液与聚乙烯醇溶液两者的体积配合比为100: 3 100: 5;搅拌5 IO分钟，然后调节混合溶液的pH值至8 10;b. 将上述混合溶液密封后进行辐照处理，其辐照剂量为250 400KGy;辐照后放置5 IO小时；c. 然后用蒸馏水洗涤上述经辐照后的反应生成物，再用乙醇清洗，并离心分离，以去除其中未反应的离子以及聚乙烯醇； d.将洗净后的生成物在60 8(TC温度下烘干，最终得白色的二氧化锡纳米棒。本发明方法在辐照过程中，表面活性剂聚乙烯醇的加入，可以对粒子进行表面改性，在 粒子表面覆盖一层聚合物，这样不但可以控制粒子成核的生长，而且可以防止溶液挥发时由 于金属原子颗粒的高表面性、高化学能而发生的粒子团聚现象，辐照后，生成的二氧化锡纳 米粒子在高能电子束作用下表面产生缺陷与聚乙烯醇分子上羟基有较强的作用力，在放置过 程中，沿着聚乙烯醇分子上羟基自组装生成二氧化锡纳米棒。本发明方法所制得的二氧化锡纳米棒微晶，具有良好的分散性。该纳米棒状晶体，在传 感性能测试中表现出良好的气敏性能。本发明的优点是，可以在常温常式下不使用任何催化剂就能进行制造。另外，本发明合 成工艺简单，成本低廉。由于采用电子束辐照，电子束由电子加速器产生，电子加速器关闭， 电子束立即消失，故安全性好，且无污染，有利于环保。
图l为本发明电子束辐照所制得的Sn02纳米晶的X射线衍射分析(XRD)图谱。 图2为本发明方法所制得的二氧化锡纳米棒晶体的透射电子显微镜(TEM)照片图。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例l本实施例的具体制备步骤如下(1) 首先，用电子天平称取一定量的聚乙烯醇(PVA)，配置质量百分比浓度为5%的水溶 液；再称取一定量的四氯化锡配置质量百分比浓度为3y。的水溶液100ml;然后在四氯化锡溶 液中加入5mlPVA，并用磁力搅拌器搅拌5分钟，使溶液混合均匀；然后再滴加稀氢氧化钠 溶液将pH值调节至10;(2) 将装有配制好的上述的混合溶液的密封容器放置于电子加速器产生的电子束下进行 辐照处理，电子加速器加速电子的能量为2.0MeV，旨子束流量强度为10mA,其辐照剂量为 250KGy;辐照后反应生成的产物放置5小时；(3) 然后用蒸馏水洗涤上述经辐照后的反应生成物，再用乙醇清洗，并用高速离心机离 心分离，反复多次，以去除其中未反应的效子以及亲水表面活性剂聚乙烯醇；(4) 将反应生成物放在烘箱中干燥，温度为6(TC，烘干时间为10小时，最终得白色的二氧化锡纳米棒样品A。 实施例2本实施例的具体制备步骤如下(1) 首先，用电子天平称取一定量的聚乙烯醇(PVA)，配置质量百分比浓度为10%的水 溶液；再称取一定量的四氯化锡配置质量百分比浓度为6%的水溶液100ml;然后在四氯化锡 溶液中加入3ml PVA，并用磁力搅拌器搅拌5分钟，使溶液混合均匀；然后再滴加稀氢氧化 钠溶液将pH值调节至8;(2) 将装有配制好的上述的混合溶液的密封容器放置于电子加速器产生的电子束下进行 辐照处理，电子加速器加速电子的能量为2.0MeV，旨子束流量强度为10mA，其辐照剂量为 400KGy;辐照后反应生成的产物放置IO小时；(3) 然后用蒸馏水洗涤上述经辐照后的反应生成物，再用乙醇清洗，并用高速离心机离 心分离，反复多次，以去除其中未反应的效子以及亲水表面活性剂聚乙烯醇；(4) 将反应生成物放在烘箱中干燥，温度为80'C，烘干时间为6小时，最终得白色的二 氧化锡纳米棒样品B。各项仪器检测结果如下1、 用X射线衍射分析(XRD)测试结果参见图1，从图中可知，图中的衍射峰值可以确 定上述两个实施例所得的白色粉末样品A和样品B为均四方晶型纳米二氧化锡。2、 用透射电子显微镜(TEM)进行观察，参见图2，从该照片中可见所制得的二氧化锡 纳米棒其长度约为200nm，宽度为40 50nm。3、通过将样品A和样品B的材料组装成二氧化锡原膜气敏测试元件，分别测试其 对50ppm的甲醛、甲醇的灵敏度，测得其灵敏度分别为5.1和8.6，表现出良好的气敏特性。 该材料适合作为气敏材料检测还原性气体和有毒气体。
权利要求
1. 一种二氧化锡纳米棒晶体的电子束辐照合成方法，其特征在于有以下的过程和步骤a.将聚乙烯醇配制成质量百分比浓度为5～10％的水溶液；将四氯化锡配制成质量百分比浓度为3～6％的水溶液；然后在上述的四氯化锡溶液中加入上述的聚乙烯醇溶液；所用的四氯化锡溶液与聚乙烯醇溶液两者的体积配合比为100∶3～100∶5；搅拌5～10分钟，然后调节混合溶液的pH值至8～10；b.将上述混合溶液密封后进行辐照处理，其辐照剂量为250～400KGy；辐照后放置5～10小时；c.然后用蒸馏水洗涤上述经辐照后的反应生成物，再用乙醇清洗，并离心分离，以去除其中未反应的离子以及聚乙烯醇；d.将洗净后的生成物在60～80℃温度下烘干，最终得白色的二氧化锡纳米棒。
全文摘要
本发明涉及一种二氧化锡纳米棒晶体的电子束辐照合成方法，属纳米无机化合物半导体材料制造工艺技术领域。本发明方法采用四氯化锡为原料，加入一定量的表面活性剂聚乙烯醇，其体积配合比为100∶3～100∶5，磁力搅拌均匀后，加入稀氢氧化钠溶液，调节pH值至8～10，然后盛放于密封容器内，并放置于2.0MeV、10mA的电子加速器产生的电子束下进行辐照处理，辐照剂量为250～400KGy，辐照5～10小时，经洗涤、离心分离、烘干后，最终得到白色的二氧化锡纳米棒微晶材料。该材料具有良好的气敏特性。本发明方法合成工艺简单，可在常温常压下不使用任何催化剂就能进行制造。
文档编号C01G19/02GK101298338SQ20081003639
公开日2008年11月5日 申请日期2008年4月21日 优先权日2008年4月21日
发明者刘岩岩, 超 吴, 吴明红, 珍 李, 潘登余 申请人:上海大学