专利名称：四棱柱形氧化锡纳米线的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锡纳米线的制备方法，特别是一种四棱柱形氧化锡纳米线的 制备方法。
背景技术：
氧化锡作为一种重要的无机材料，在电子、陶瓷、化工等领域有着重要的地位。 纳米氧化锡指晶粒尺寸在100nm以内的氧化锡产品。在制备气敏元件时， 一方面， 元件的灵敏度随着晶粒尺寸的减小，比表面积的增大而提高，因此工业上使用纳米级 的氧化锡粉体代替微米级的氧化锡制备气敏元件。另一方面，材料微观形貌的变化对 氧化锡纳米材料的气体灵敏度具有显著的影响，特别是使用有利于电子传输的一维纳 米材料，既可以提高氧化锡纳米材料的灵敏度，也可以改善其长期稳定性。 一维氧化 锡纳米材料的制备方法己有较多的文献报道，具体有以下几种方法-
1. 物理方法JunqingHu和ChongwuZhou等分别以Sn02为靶材，采用激光烧 蚀法制备了纳米带和纳米线。(Adv. Funct. Mater. 13 (2003) 493-496， Adv. Mater. 15 (2003) 1754-1757); S. T. Lee和Q. Wan等分别以Sn为原料，采用热蒸发法制备氧化 锡纳米带和纳米线。(J. Phys. Chem. B 106 (2002), 3823-3826， Nanotechnology 15 (2004) 1682-1684) 。 Hui Huang等用等离子体处理磁控溅射于衬底上的氧化锡薄膜，发现 经过等离子体处理过的氧化锡2D薄膜生长为一维氧化锡阵列(Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 163123) 。 Su-Yuan Xie等以SnH4为原料，采用辉光放电制备了 Sn02纳米针
(Chem. Co腿un. 2004， 1766-1767)。
2. 化学方法D.F. Zhang等利用反相微乳液体系在水热条件下制备了一维氧化锡 (Adv. Mater. 15 (2003) 1022-1025， Phy. Chem. Chem. Phys. 8 (2006) 4874-4880);
Y. L. Wang和X. C. Jiang等PVP辅助回流的方法制备了氧化锡纳米线(J. Am. Chem. Soc. 125 (2003) 16176-16177， J. Mater. Chem. 14 (2004) 695)。
采用CVD，溅射等物理方法具有设备昂贵，投资大等缺点；而反相微乳液体系
和PVP辅助回流等方法中大量使用了有机物，成本高，产物纯度低等缺点。虽然 Edward T Samulski和Gao Lian分别在水热条件下利用醇水体系制备了氧化锡纳米棒(J. AM. CHEM. SOC. 126 (2004) 5972-5973， Chemical Physics Letters 398 (2004) 201-206)，但其使用SnCLt作为锡源，产物中Cl'离子难以去除，而且Cl'离子少量的 存在对材料的烧结和气敏性能都有较大的影响，如对部件产生严重的腐蚀作用，在烧
结制备陶瓷时cr离子的存在严重影响材料的致密化，在气敏材料中降低气体灵敏度。
因此用SnCl4作为锡源并不是一种很好的方法，而且目前还没有关于醇水体系中获得 应用前景更为广泛的氧化锡纳米线的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四棱柱形氧化锡纳米线的制备方法。 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案
一种四棱柱形氧化锡纳米线的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为
a. 在剧烈搅拌下，将Na2SnOy4H2O加入到浓度为0.1 0.3 mol/L的氢氧化纳水 溶液中，配制成澄清透明的反应溶液；并控制反应溶液中Na2Sn03的浓度为 0.06 0.08 mol/L;
b. 按无水乙醇反应溶液=0.25 0.75: 1的体积比，将无水乙醇加入到上述的反 应溶液中，得白色浑浊溶液；然后将该得白色浑浊溶液在180 300 'C下反应 24 72小时；然后冷却至室温；最后经过滤、水洗和醇洗、烘干，得棱柱形 氧化锡纳米线。
上述的氢氧化钠的浓度为0.18 mol/L; Na2Sn03的浓度为0.07mol/L;无水乙醇与 反应溶液的体积比为l: 1;反应温度为285'C;反应时间为24 h。
与现有技术相比，本发明所制备的氧化锡纳米线的特点为
a. 所制备的纳米粉体为四棱柱形氧化锡单晶纳米线，产物形貌均一，其中氧化锡纳 米线直径在 80nm，长度 2.5pm，为典型的金红石结构。
b. 制备工艺简单，除无水乙醇外，不使用其他有机溶剂，成本低，不会对环境造成 污染。
c. 以Na2SnOHH20为锡源，不引入其他杂质离子，产物纯度高。
d. 产物无须进行热处理，降低了成本，縮短了制备周期，提高了产品的品质。
图1为本发明方法制备的四棱柱形氧化锡纳米线的X-射线衍射。所有的衍射峰均
为氧化锡的特征峰。
图2为本发明实施例一中制备的四棱柱形氧化锡纳米线的扫描电镜图。
图3为本发明实施例一中制备的四棱柱形氧化锡纳米线的透射电镜图和电子衍射图。
图4为本发明实施例二中制备的四棱柱形氧化锡纳米线的透射电镜图。 图5为实施例三中制备的四棱柱形氧化锡纳米线的透射电镜图。
具体实施例方式
实施例一原料为Na2Sn03'4H20， NaOH和无水乙醇
a. 称取0.28 g氢氧化钠将其溶于20 mL的去离子水溶液中，搅拌5 min使其充分溶 解。
b. 将0.43 gNa2Sn(V4H20溶于上述碱性水溶液后充分搅拌。
c. 加入20mL无水乙醇得白色浑浊液体，搅拌30min。
d. 将搅拌后的混合溶液，转移至50mL反应釜中，密封，置于285 。C烘箱中，保温 24小时。
e. 待反应釜自然冷却后，将所得到的沉淀物用去离子水洗涤和无水乙醇各洗涤5次， 置于60 'C的真空干燥箱内干燥，得灰白色产物为四棱柱形氧化锡纳米线。 所得产物经X-射线衍射、低倍和高倍的扫描电镜扫描以及透射电镜图和电子衍
射。参见图l，图1中的所有的衍射峰均为氧化锡的特征峰。参见图2，表明产物为 四楞柱形氧化锡纳米线，产物形貌均一。参见图3，产物为单晶结构。
实施例二本实施例与实施例一基本相同，所不同的是d步骤中的烘箱温度改 为200 °C，保温48小时。所得产物为灰白色氧化锡纳米棒。产物的结构参见图4。
实施例三具体步骤为
a. 将0.43 g Na2SnOy4H20溶于20 mL的去离子水溶液中，搅拌5 min使其充分溶解。
b. 加入20mL无水乙醇得白色浑浊液体，搅拌30min。
c. 将搅拌后的混合溶液，转移至50mL反应釜中，密封，置于285 'C烘箱中，保温 24小时。
a.待反应釜自然冷却后，将所得到的沉淀物用去离子水洗涤和无水乙醇各洗涤5次,
置于60 'C的真空干燥箱内干燥，所得灰白色产物为无规则颗粒。 所得产物的结构参见图5。
权利要求
1、一种四棱柱形氧化锡纳米线的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为a.在剧烈搅拌下，将Na2SnO3·4H2O加入到浓度为0.1～0.3mol/L的氢氧化纳水溶液中，配制成澄清透明的反应溶液；并控制反应溶液中Na2SnO3的浓度为0.06～0.08mol/L；b.按无水乙醇∶反应溶液＝0.25～0.75∶1的体积比，将无水乙醇加入到上述的反应溶液中，得白色浑浊溶液；然后将该得白色浑浊溶液在180～300℃下反应24～72小时；然后冷却至室温；最后经过滤、水洗和醇洗、烘干，得棱柱形氧化锡纳米线。
2、 根据权利要求书1中的四棱柱形氧化锡纳米线的制备方法，其特征在于氢氧化钠 的浓度为0.18 mol/L; Na2Sn03的浓度为0.07mol/L;无水乙醇与反应溶液的体积 比为h 1;反应温度为285'C;反应时间为24h。
全文摘要
本发明涉及一种四棱柱形氧化锡纳米线的制备方法，该方法以Na<sub>2</sub>SnO<sub>3</sub>·4H<sub>2</sub>O为锡源，无水乙醇-去离子水混合溶液为反应溶剂，以氢氧化钠为pH值控制剂，在180～300℃下反应24～72小时即可得到四棱柱形氧化锡纳米线。所制备的氧化锡纳米线为四棱柱形单晶结构，产物形貌均一，氧化锡纳米线直径在～80nm，长度～2.5μm，为典型的金红石结构。特点在于以Na<sub>2</sub>SnO<sub>3</sub>·4H<sub>2</sub>O为锡源，不引入其他杂质离子，产物纯度高；产物无须进行热处理，降低了成本，缩短了制备周期，提高了产品的品质。
文档编号C01G19/02GK101172644SQ20071004710
公开日2008年5月7日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者徐甲强, 潘庆谊, 秦利鹏, 董晓雯 申请人:上海大学