超声辅助超临界二氧化碳法制备介孔氧化锡锑材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能材料制备领域，具体涉及一种利用超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑粉体的方法。
技术背景
[0002]二氧化锡纳米粉体具有很高的比表面积和优异的导电性，广泛用于电触头材料、薄层电阻、透明电极和气敏传感器等方面具有优良的导电性能和光学性能，广泛应用于平板显示器、太阳能电池、电致变色功能薄膜、红外遥感探测等领域。氧化锡锑纳米粉体作为抗静电材料广泛应用于涂料、化纤、高分子膜、造纸、包装及建筑材料等方面，与其他抗静电材料(如石墨、表面活性剂、金属粉)相比显示出更大的优越性，主要表现为具有良好的导电性和浅色透明性、良好的耐候性和稳定性以及粒子纳米化、多功能性等，目前，制备氧化锡锑纳米粉体的方法主要有化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。
[0003]介孔材料是指孔径介于2-50nm的一类多孔材料。介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点，可以进一步提尚材料的功能作用，介孔氧化锡锑粉体材料由于其独特的结构将会在隔热，抗静电等领域发挥更大的作用。
[0004]超临界流体是温度及压力均处于临界点以上的流体，它兼具液体性质与气体性质，其密度与液体相近，粘度及扩散速度与气体接近，对物质的溶解性可以从不溶解到一定程度的溶解，这使得超临界流体技术具有极大的可操作性。超声技术因其操作简单、易于控制、效率高等优点，被广泛用于辅助纳米材料的制备，且已经取得了良好的效果。超声波辅助纳米材料制备可以细化纳米粒子，促进纳米粒子晶型转化，提高纳米材料的某些特殊性能。本发明将利用超声辅助超临界二氧化碳制备纳米颗粒的技术引入介孔氧化锡锑材料的制备中，同时使用双组份表面活性剂既控制颗粒大小，又控制孔的结构，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，本发明提供一种超声辅助超临界二氧化碳流体制备介孔氧化锡锑材料的方法。
[0006]—种超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑材料的方法，其特征在于，具体步骤如下:
(1)按照配方精确称取五水四氯化锡SnCl4.5H20、三氯化锑SbCl3、氨水以及双组份表面活性剂，将其加入蒸馏水中，搅拌使其充分溶解并制备成溶液；其中，双组份表面活性剂中聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物:BYK180的质量比为1:1，SnCl4.5H20:SbCl3的质量比为10: 0.3-1，双组份表面活性剂:(SnCl 4.5H20+SbCl3)的质量比为 0.5-3:100 ；
(2)将上述步骤(1)的混合溶液置入超临界反应釜中，打开二氧化碳钢瓶，二氧化碳气体经冷机冷却成液体后，由高压栗加压后进入反应釜中。打开超声装置，控制一定的压力和温度，并保压一定时间；
(3)打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到前驱体粉体；
(4)将收集的粉末在500-800°C温度下煅烧，即为本发明所述介孔氧化锡锑粉末。
[0007]所述的氨水为6 mol/L,用氨水将溶液的pH调到10。
[0008]所述的反应釜压力为10-40MPa，温度为323-383K，保压时间为60-120分钟。
[0009]所述的超声功率为150W。
[0010]所述的蒸馏水用量为SnCl4.5H20与SbCl3的总质量的1%_50%。；
所述的煅烧温度为500-800°C。
[0011]本发明所述511(:14.5!120与313(:13的质量比为10:1—10:0.3之间；
本发明所述两种表面活性剂的总质量为SnCl4.5H20与SbCl3的总质量的0.5%—3%之间，并且两种表面活性剂的质量比为1:1;
本发明所述压力为lOMPa — 40MPa ；
本发明所述时间为60min—120min之间；
采用本发明所述方法制备的氧化锡锑纳米材料具有介孔结构，比表面积较大，大大提高氧化锡锑的功能作用，扩展了潜在的应用价值。
【附图说明】
[0012]图1是实施例一介孔氧化锡锑的TEM照片。
【具体实施方式】
[0013]下面通过实施例进一步说明本发明，而不是限制本发明的范围。
[0014]实施例1:
按照配方精确称取一定量SnCl4.5H20、SbCl3及表面活性剂(SnCl 4.5H20与SbCl3的质量比为10:0.3，表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的质量为SnCl4.5H20与513(:13的总质量的0.25%，表面活性剂BYK180的质量为SnCl 4.5H20与SbClJ9总质量的0.25%)，将其加入一定量蒸馏水中(蒸馏水的用量为SnCl4.5H20与SbCl3的总质量的10%)，用氨水将pH调节为10，搅拌使其充分溶解并制备成溶液。将上述溶液置入超临界反应釜中，打开二氧化碳钢瓶，二氧化碳气体经冷机冷却成液体后，由高压栗加压后进入反应釜中。超声功率控制在50W，控制一定的压力(10Pa)和温度(323K)，并保压一定时间(60min);打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，即可得到前驱体，将此前驱体材料在500°C下煅烧4h得到最终产物，图1是实施例一介孔氧化锡锑的TEM照片。
[0015]实施例2:
按照配方精确称取一定量SnCl4.5H20、SbCl3及表面活性剂(SnCl 4.5H20与SbCl3的质量比为10:0.5，表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的质量为SnCl4.5H20与SbCl^S质量的0.5%，表面活性剂BYK180的质量为SnCl 4.5H20与SbCl^总质量的0.5%)，将其加入一定量蒸馏水中(蒸馏水的用量为SnCl4.5H20与SbClJ^总质量的10%)，用氨水将pH调节为10，搅拌使其充分溶解并制备成溶液。将上述溶液置入超临界反应釜中，打开二氧化碳钢瓶，二氧化碳气体经冷机冷却成液体后，由高压栗加压后进入反应釜中。超声功率控制在50W，控制一定的压力(20Pa)和温度(353K)，并保压一定时间(80min);打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，即可得到前驱体，将此前驱体材料在600 °C下煅烧4h得到最终产物。
[0016]实施例3:
按照配方精确称取一定量SnCl4.5H20、SbCl3及表面活性剂(SnCl 4.5H20与SbCl3的质量比为10:0.7，表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的质量为SnCl4.5H20与SbCl3的总质量的1%，表面活性剂BYK180的质量为SnCl 4.5Η20与SbCl3的总质量的1%)，将其加入一定量蒸馏水中(蒸馏水的用量为SnCl4.5H20与SbClj^总质量的10%)，用氨水将pH调节为10，搅拌使其充分溶解并制备成溶液。将上述溶液置入超临界反应釜中，打开二氧化碳钢瓶，二氧化碳气体经冷机冷却成液体后，由高压栗加压后进入反应釜中。超声功率控制在50W，控制一定的压力(30MPa)和温度(370K)，并保压一定时间(lOOmin);打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，即可得到前驱体，将此前驱体材料在700 °C下煅烧4h得到最终产物。
[0017]实施例4:
按照配方精确称取一定量SnCl4.5H20、SbCl3及表面活性剂(SnCl 4.5H20与SbCl3的质量比为10:1，，表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的质量为SnCl4.5H20与SbCl^S质量的1.5%，表面活性剂BYK180的质量为SnCl 4.5H20与SbCl^总质量的1.5%)，将其加入一定量蒸馏水中(蒸馏水的用量为SnCl4.5H20与SbClJ^总质量的10%)，用氨水将pH调节为10，搅拌使其充分溶解并制备成溶液。将上述溶液置入超临界反应釜中，打开二氧化碳钢瓶，二氧化碳气体经冷机冷却成液体后，由高压栗加压后进入反应釜中。超声功率控制在50W，控制一定的压力(40MPa)和温度(383K)，并保压一定时间(120min);打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，即可得到前驱体，将此前驱体材料在800 °C下煅烧4h得到最终产物。
【主权项】
1.一种超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑材料的方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)按照配方精确称取五水四氯化锡SnCl4.5H20、三氯化锑SbCl3、氨水以及双组份表面活性剂，将其加入蒸馏水中，搅拌使其充分溶解并制备成溶液；其中，双组份表面活性剂中聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物:BYK180的质量比为1:1，SnCl4.5H20:SbCl3的质量比为10: 0.3-1，双组份表面活性剂:(SnCl 4.5H20+SbCl3)的质量比为 0.5-3:100 ； (2)将上述步骤(1)的混合溶液置入超临界反应釜中，打开二氧化碳钢瓶，二氧化碳气体经冷机冷却成液体后，由高压栗加压后进入反应釜中； 打开超声装置，控制一定的压力和温度，并保压一定时间； (3)打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到前驱体粉体； (4)将收集的粉末在500-800°C温度下煅烧，即为本发明所述介孔氧化锡锑粉末。2.根据权利要求1所述的超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑材料的方法，其特征在于，所述的氨水为6 mol/L，用氨水将溶液的pH调到10。3.根据权利要求1所述的超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑材料的方法，其特征在于，所述的反应釜压力为10 -40MPa，温度为323-383K，保压时间为60-120分钟。4.根据权利要求1所述的超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑材料的方法，其特征在于，所述的超声功率为150W。5.根据权利要求1所述的超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑材料的方法，其特征在于，所述的蒸馏水用量为SnCl4.5H20与SbCl3的总质量的1%_50%。6.根据权利要求1所述的超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑材料的方法，其特征在于，所述的煅烧温度为500-800°C。
【专利摘要】本发明是一种利用超声辅助超临界二氧化碳制备介孔氧化锡锑粉体的方法，按照配方精确称取一定量SnCl4.5H2O、SbCl3、氨水以及表面活性剂，将其加入一定量蒸馏水中，搅拌使其充分溶解并制备成溶液；将上述溶液置入超临界反应釜中，打开二氧化碳钢瓶，二氧化碳气体经冷机冷却成液体后，由高压泵加压后进入反应釜中。打开超声装置，控制一定的压力和温度，并保压一定时间；打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到前驱体粉体；将收集的粉末在500~800℃温度下煅烧，即为本发明所述介孔氧化锡锑粉末，该方法制备过程不使用有毒有机溶剂，对环境无污染；制备的氧化锡锑粉末具有较高的比表面积具有优异的隔热，导电及抗静电性能；并且工艺简单，成本低廉。
【IPC分类】C01G19/02
【公开号】CN105293570
【申请号】CN201510667707
【发明人】何丹农, 冉伟, 张春明, 王艳丽, 徐少洪, 陈超, 金彩虹
【申请人】上海纳旭实业有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月16日