一种二氧化锡纳米花及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种氧化锡纳米花及其制备方法。该二氧化锡纳米花由纳米片组成，单片片层厚度在10纳米~20纳米之间，多片二氧化锡纳米片沿同一方向堆叠，形成一种多层、有序的堆叠体。该纳米花为分等级结构，单分散性和结晶性良好，比表面积大。其具体制备方法如下：将亚锡盐或锡盐溶于去离子水中搅拌溶解，随后加入碱液，搅拌均匀后，通过一步水热处理得到多级结构的二氧化锡纳米花。该制备方法工艺和流程简便，参数可调范围宽，可重复性强，成本低，过程不使用有毒有机溶剂，对环境无污染，是一种具备商业前景的制备方法。所制备的二氧化锡纳米花在污染气体检测、能源存储、新能源制备等领域都有较高的应用价值。
【专利说明】
一种二氧化锡纳米花及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种二氧化锡纳米花及其制备方法，特别是一种同向堆叠的二氧化锡纳米花，属于无机纳米材料及合成技术领域。
【背景技术】
[0002]现代社会生活中，人类周围环绕着各式各样的气体，有些是人体必需的，如氧气等，但也有一些是对人体有害的、污染环境的气体，例如N0x、S0x等。对这些有害气体的检测，不仅对人体的健康，也对整个社会的健康发展有着重要的意义。因此，开发高性能的气体传感器电子元器件来检测各种气体成分就显得尤其重要。
[0003]目前，半导体金属氧化物纳米材料(如Zn0、Sn02、Ti02等)，被广泛应用于传感、催化、光电、能源存储等领域。其中，二氧化锡SnO2是一种重要的η型半导体过渡金属氧化物材料，具有较宽的禁带宽度、较高的气体敏感性、较好的光学性能，且其化学稳定性好、耐腐蚀性强，对气体吸附脱附时间段且灵敏度高，在可见光范围内的吸收率几乎为零等优点而备受科学家们的关注，并可广泛应用于锂离子电池、超级电容器、传感器及作为催化剂等方面。但是对于如何提高ZnO的灵敏度、选择性等问题，还有待进一步研究。
[0004]近年来，更多的研究工作者将研究的重点放在了制备具有不同晶体形貌的金属氧化物上。目前，制备二氧化锡SnO2的方法主要有:水热法、共沉淀法、气相沉积法等。气相法需要昂贵的设备，因而成本较高。而且合成的具有可控形貌和结构的纳米晶，基于形貌和结构的改变使纳米材料在众多应用领域的性能提高，也是是纳米科学技术领域的基本挑战。本发明采用一步水热法制备了多级结构的二氧化锡纳米花气敏传感材料，得到新的结构形貌，具有技术与应用的新颖性和创造性。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本发明提供一种二氧化锡纳米花及其制备方法。
[0006]—种二氧化锡纳米花，其特征在于，纳米花由纳米片组成，单片片层厚度为10-20纳米，多片二氧化锡纳米花沿同一特定方向堆叠在一起，形成一种多层、有序的堆叠体。
[0007]—种二氧化锡纳米花的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
(1)将亚锡盐或锡盐溶于去离子水中，搅拌至溶解，溶液浓度为0.008-0.02摩尔/升；
(2)将碱溶液滴加到溶有亚锡盐的水溶液中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液；
(3)然后将悬浮液在高压反应釜中373-473K的温度下进行水热反应处理10-16小时，停止反应后，采用过滤或离心的方法将得到沉淀产物，然后用去离子水洗涤，经干燥后得到的目标物。
[0008]步骤(I)中所述的可溶于水的亚锡盐为无水或带有结晶水的氯化亚锡、草酸亚锡或四氯化锡中的一种，且浓度为并且浓度为0.008-0.02摩尔/升。
[0009]步骤(2)中所述加入的碱溶液，碱源为氢氧化钠NaOH或氢氧化钾KOH中的一种。
[0010]步骤(2)中所述加入的碱液，按照氢氧根离子与锡离子的物质量之比进行计量，该比值为4?6:1。
[0011]步骤(3)中所述的干燥方法为常压干燥、真空干燥或喷雾干燥等。
[0012]通过上述制备方法得到的二氧化锡为SnO2型，其晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 73-1126)相吻合。形貌为为方形的纳米片，单片片层厚度在10纳米-100纳米之间，长和宽在I微米-20微米之间。多片二氧化锡纳米花沿片层的垂直方向堆叠在一起，形成一种多层、方形的有序堆叠体。该产物在污染治理、环境保护、卫生医疗、新能源制备等领域都具有很高的潜在应用价值。该制备方法工艺和流程简便，参数可调范围宽，可重复性强，成本低，过程不使用有毒有机溶剂，对环境无污染，是一种具备商业前景的制备方法。所制备的二氧化锡纳米花在污染气体检测、能源存储、新能源制备等领域都有较高的应用价值。
【附图说明】
[0013]图1:由实施例2制得的二氧化锡纳米花的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0014]下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
[0015]实施例1:
(I)配置浓度为0.017摩尔/升的四氯化锡SnCl4溶液；
(2 )配置一定浓度的氢氧化钾溶液，其中氢氧根的物质的量:锡离子的物质的量=4:1 ；
(3)在搅拌过程中，把氢氧化钾溶液加入四氯化锡溶液中，并持续搅拌30min，形成均勾的悬浮液；
(4)将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在423K的温度下反应10小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在323K下真空干燥，得到二氧化锡纳米花。
[0016]实施例2:
(I)配置浓度为0.008摩尔/升的氯化亚锡SnCl2溶液；
(2 )配置一定浓度的氢氧化钠溶液，其中氢氧根的物质的量:锡离子的物质的量=4:1 ；
(3)在搅拌过程中，把氢氧化钠溶液加入氯化亚锡溶液中，并持续搅拌30min，形成均勾的悬浮液；
(4)将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在393K的温度下反应16小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在343K下常压干燥，得到二氧化锡纳米花。
[0017]所制得二氧化锡纳米花由纳米片组成，单片片层厚度大约20纳米，多片二氧化锡纳米花沿片层的垂直方向堆叠在一起，形成一种多层、有序的堆叠体。
[0018]实施例3:
(I)配置浓度为0.02摩尔/升的氯化亚锡SnCl2溶液；
(2 )配置一定浓度的氢氧化钠溶液，其中氢氧根的物质的量:锡离子的物质的量=5:1 ；
(3)在搅拌过程中，把氢氧化钠溶液加入氯化亚锡溶液中，并持续搅拌30min，形成均勾的悬浮液；
(4)悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在403K的温度下反应16小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在353K下常压干燥，得到二氧化锡纳米花。
[0019]实施例4:
(I)配置浓度为0.008摩尔/升的草酸亚锡溶液；
(2 )配置一定浓度的氢氧化钾溶液，其中氢氧根的物质的量:锡离子的物质的量=6:1 ；
(3)在搅拌过程中，把氢氧化钾溶液加入草酸亚锡溶液中，并持续搅拌30min，形成均勾的悬浮液；
(4)将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在473K的温度下反应12小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在333K下真空干燥，得到二氧化锡纳米花。
[0020]实施例5:
(I)配置浓度为0.02摩尔/升的草酸亚锡溶液；
(2 )配置一定浓度的氢氧化钾溶液，其中氢氧根的物质的量:锡离子的物质的量=6:1 ；
(3)在搅拌过程中，把氢氧化钾溶液加入草酸亚锡溶液中，并持续搅拌30min，形成均勾的悬浮液；
(4)将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在373K的温度下反应16小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在323K下真空干燥，得到二氧化锡纳米花。
[0021]实施例6:
(I)配置浓度为0.008摩尔/升的氯化亚锡SnCl2溶液；
(2 )配置一定浓度的氢氧化钾溶液，其中氢氧根的物质的量:锡离子的物质的量=6:1 ；
(3)在搅拌过程中，把氢氧化钾溶液加入草酸亚锡溶液中，并持续搅拌30min，形成均勾的悬浮液；
(4)将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在453K的温度下反应8小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后在353K下常压干燥，得到二氧化锡纳米花。
[0022]实施例7:
(I)配置浓度为0.02摩尔/升的氯化锡SnCl4溶液；
(2 )配置一定浓度的氢氧化钾溶液，其中氢氧根的物质的量:锡离子的物质的量=5:1 ；
(3)在搅拌过程中，把氢氧化钾溶液加入四氯化锡溶液中，并持续搅拌30min，形成均勾的悬浮液；
(4)将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在393K的温度下反应12小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，然后经过喷雾干燥，得到二氧化锡纳米花。
【主权项】
1.一种二氧化锡纳米花，其特征在于，纳米花由纳米片组成，单片片层厚度为10-20纳米，多片二氧化锡纳米花沿同一特定方向堆叠在一起，形成一种多层、有序的堆叠体。2.根据权利要求1所述一种二氧化锡纳米花的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将亚锡盐或锡盐溶于去离子水中，搅拌至溶解，溶液浓度为0.008?0.02摩尔/升； (2)将碱溶液滴加到溶有亚锡盐的水溶液中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液； (3)然后将悬浮液在高压反应釜中373-473K的温度下进行水热反应处理10?16小时，停止反应后，采用过滤或离心的方法将得到沉淀产物，然后用去离子水洗涤，经干燥后得到的目标物。3.根据权利要求2所述一种二氧化锡纳米花及其制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的可溶于水的亚锡盐为无水或带有结晶水的氯化亚锡、草酸亚锡或四氯化锡中的一种，且浓度为并且浓度为0.008-0.02摩尔/升。4.根据权利要求2所述的一种二氧化锡纳米花的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述加入的碱溶液，碱源为氢氧化钠NaOH或氢氧化钾KOH中的一种。5.根据权利要求2所述的一种二氧化锡纳米花的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述加入的碱液，按照氢氧根离子与锡离子的物质量之比进行计量，该比值为4-6:1。6.根据权利要求2所述的一种二氧化锡纳米花的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的干燥方法为常压干燥、真空干燥或喷雾干燥等。
【文档编号】C01G19/02GK105967225SQ201610314087
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】何丹农, 林琳, 王艳丽, 杜以博, 徐少洪, 张春明, 金彩虹
【申请人】上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司