由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及二氧化锡的制备，具体为一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法。
【背景技术】
[0002]二氧化锡是一种重要的无机材料，也是一种具有应用前景的半导体材料，广泛应用于制陶工业、光催化、光电催化及气敏传感等领域。
[0003]我国生产二氧化锡已有较长历史，均采用传统的硝酸法生产工艺。即将锡溶于硝酸，生成偏锡酸，经多次水洗、干燥、煅烧、粉碎，得到黄色的二氧化锡，该法硝酸消耗大，环境污染严重，锡消耗高，产品纯度低，色泽达不到高档用品要求。因此，二氧化锡仍要依赖进
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[0004]目前，形貌不同的纳米氧化锡的制备引起广泛关注，成为研宄热点。主要方法有液相法和气相法两大类。常用的方法有电弧气化合成法，低温等离子化学法，溶胶-凝胶法，水热法，共沉淀法等。现有的制备方法存在操作复杂、成本高、能耗大等问题，有的方法需要添加表面活性剂等，有的方法二氧化锡的形貌难于控制等。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种过程简单、操作方便、易于形貌调控的制备方法，即用于制备由纳米碎片自组装成球形二氧化锡的制备方法。
[0006]本发明是采用如下技术方案实现的:
一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤:
(1)、将3?4g四氯化锡溶于50?55ml乙醇中，充分溶解后，加入I?2g对苯二甲酸，然后加入氢氟酸或盐酸或甲酸或乙酸，继续搅拌使其充分混合；
(2)、将步骤(I)中得到的混合溶液转移入反应釜，在220°C恒温反应12?14h;
(3)、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。
[0007]经过优选，步骤(I)中，加入浓度为0.20?0.50ml浓度为40%的氢氟酸；或者2ml浓度为99.8%的乙酸；或者2ml浓度为88%的甲酸；或者2ml浓度为36?38%的盐酸。
[0008]在上述条件下，采用规定的原料种类，合理的原料配比，严格确定优化的反应温度和时间。锡前驱体盐和对苯二甲酸在乙醇溶剂中充分溶解后，加入一定量酸，各物质通过协同作用，生成纳米碎片，进而纳米碎片自组装长大成球形二氧化锡。反应中，优选加入氢氟酸、盐酸、甲酸或乙酸中的一种，加入的酸既抑制了錫盐水解，也加速了反应速率，进而加速了成核；各物质的比例，即锡前驱体盐、对苯二甲酸、溶剂以及酸的浓度和用量，均是生成完美纳米碎片组装球形二氧化锡的关键。
[0009]上述方法中的原料配比、实验温度和时间等参数均是申请人经过了长期摸索和大量实验，得到球形的纳米二氧化锡的所需特定参数，后续处理保证了本产品的纯度。
[0010]合成的球形二氧化锡可用于检测低浓度挥发性有机物。由本发明的球形二氧化锡制备的传感器用于甲醇，乙醇，甲醛，乙醛，丙酮，三乙胺，二甲胺和三甲胺挥发性气体的检测，其中对三乙胺有较高的选择性，并且效果显著，其次是二甲胺和乙醇等(图3)。并且，在160°C对不同浓度的三乙胺进一步分析，结果球形二氧化锡对低浓度lppm，lOppm，30ppm及50ppm挥发性三乙胺的响应值分别为5、30、55和77，具有操作温度低，灵敏度高，响应恢复快的优点。
[0011]进一步对本方法制备的球形二氧化锡进行表征分析。X射线衍射谱图(图1)可以提供物质的结构信息，由图1分析可知，得到的为二氧化锡，其纯度高，无其他杂质存在。扫描电镜可以提供物质的微观形貌，由电镜照片(图2)观测可知，合成的二氧化锡形貌为球形，并且粒度均匀，高度分散；高分辨扫描电镜图(图2中插入图)表明，制备的球形二氧化锡是由纳米小碎片组成。制备的球形二氧化锡对不同有机挥发性物质的响应差异(图3)表明，本发明制备的产品对三乙胺有较高的选择性。
[0012]本发明设计合理，上述方法制备过程简单，操作方便，工艺参数易控制，成本低；由纳米碎片自组装的球形二氧化锡，其粒度均匀，高度分散，可用于低浓度挥发性有机物的气敏检测，有利于工业化制备及应用。
【附图说明】
[0013]图1是本发明方法制备的二氧化锡的X射线衍射图。
[0014]图2是本发明方法制备的二氧化锡的扫描电镜图，其中，插入图是放大的二氧化锡球的扫描电镜图。
[0015]图3是本发明方法制备的球形二氧化锡对不同气体响应的选择性图。
【具体实施方式】
[0016]下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
[0017]实施例1
一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤:
(1)、将3g四氯化锡溶于50ml乙醇中，充分溶解后，加入1.5g对苯二甲酸，然后加入0.20?0.30ml浓度为40%的氢氟酸，继续搅拌30min使其充分混合；
(2)、将步骤(I)中得到的混合溶液转移入反应釜，在220°C恒温反应13h;
(3)、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。
[0018]实施例2
一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤:
(1)、将3.8g四氯化锡溶于50ml乙醇中，充分溶解后，加入1.2g对苯二甲酸，然后加入0.30?0.50ml浓度为40%的氢氟酸，继续搅拌30min使其充分混合；
(2)、将步骤(I)中得到的混合溶液转移入反应釜，在220°C恒温反应13h;
(3)、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。
[0019]实施例3
一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤:
(1)、将3.5g四氯化锡溶于55ml乙醇中，充分溶解后，加入2g对苯二甲酸，然后加入2ml浓度为99.8%的乙酸，继续搅拌30min使其充分混合； (2)、将步骤(I)中得到的混合溶液转移入反应釜，在220°C恒温反应12h;
(3)、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。
[0020]实施例4
一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤:
(1)、将48四氯化锡溶于52ml乙醇中，充分溶解后，加入Ig对苯二甲酸，然后加入2ml浓度为88%的甲酸，继续搅拌30min使其充分混合；
(2)、将步骤(I)中得到的混合溶液转移入反应釜，在220°C恒温反应14h;
(3)、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。
[0021]实施例5
一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤:
(1)、将3g四氯化锡溶于53ml乙醇中，充分溶解后，加入1.8g对苯二甲酸，然后加入2ml浓度为36?38%的盐酸，继续搅拌30min使其充分混合；
(2)、将步骤(I)中得到的混合溶液转移入反应釜，在220°C恒温反应12h;
(3)、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。
【主权项】
1.一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)、将3?4g四氯化锡溶于50?55ml乙醇中，充分溶解后，加入I?2g对苯二甲酸，然后加入氢氟酸或盐酸或甲酸或乙酸，继续搅拌使其充分混合； (2)、将步骤(I)中得到的混合溶液转移入反应釜，在220°C恒温反应12?14h; (3)、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。
2.根据权利要求1所述的由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，加入浓度为0.20?0.50ml浓度为40%的氢氟酸；或者2ml浓度为99.8%的乙酸；或者2ml浓度为88%的甲酸；或者2ml浓度为36?38%的盐酸。
【专利摘要】本发明涉及二氧化锡的制备，具体为一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：（1）、将3～4g四氯化锡溶于50～55ml乙醇中，充分溶解后，加入1～2g对苯二甲酸，然后加入氢氟酸或盐酸或甲酸或乙酸，继续搅拌使其充分混合；（2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应12～14h；（3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。上述方法制备过程简单，操作方便，工艺参数易控制；由纳米碎片自组装的球形二氧化锡，其粒度均匀，高度分散，可用于低浓度挥发性有机物的气敏检测。
【IPC分类】B82Y30-00, C01G19-02
【公开号】CN104556209
【申请号】CN201510010763
【发明人】杜建平, 赵瑞花, 杨江峰, 李晋平
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月9日