[发明专利]一种钯和/或锑掺杂的氧化锡纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化锡纳米粉体的制备方法，尤其是涉及一种钯和/或锑掺杂的氧 化锡纳米粉体的制备方法。

背景技术

SnO₂具有极好的光电特性和对还原性气体的敏感性能，目前已被广泛应用于气敏传 感器材料、透明导电粉体以及光催化材料等领域。当SnO₂材料的晶粒尺度进入纳米级后， 由于纳米材料独有的小尺寸效应、量子尺寸效应及表面效应等而表现出许多特殊的物理 化学性质，从而使得SnO₂纳米粒子在气敏、透明导电及光催化等应用方面表现出很大的 优势。但由于SnO₂纳米粒子比表面能高，属于热力学不稳定体系，为了达到稳定状态， 颗粒会自发团聚；另外由于SnO₂纳米粒子热稳定性较差，随温度的升高晶粒会长大。颗 粒团聚或晶粒长大都会因尺寸增大而降低纳米粒子在比表面积上的优势，从而影响其在 气敏、透明导电及光催化等方面的应用，因此SnO₂纳米材料在实际应用中要解决的关键 问题是如何提高其热稳定性和控制其晶粒尺寸。众多研究表明，向纯的SnO₂纳米材料中 掺杂不同元素是解决此问题的有效途径。近年来，钯(Pd)和锑(Sb)掺杂一直是各国 科学家研究的热点。

目前，已经可以在常规条件下经过简单的实验步骤制备具有较高质量的Pd或Sb掺 杂的SnO₂纳米材料，其制备方法主要有化学共沉淀法和水热法。其中，水热法是一种在 高压反应釜的高压密闭环境中完成的湿化学合成方法，与化学共沉淀法相比，水热反应 不需高温烧结即可直接生成晶体，所制备的粉体颗粒均匀、结晶度高、晶态完整。对于 Sb掺杂的SnO₂纳米材料，在化学共沉淀法中，以Sn粉和Sb的氯化物或氧化物为原料， 采用共沉淀得到前驱体沉淀物，然后再将沉淀物进行洗涤，烘干，煅烧，研磨，最终得 到Sb掺杂的SnO₂纳米材料(李雄平吴介达韩传有，掺锑二氧化锡(ATO)导电粉体的制 备和表征[J]，化学世界，2006：196-198；张建荣高濂，纳米晶Sb掺杂SnO₂(ATO)粉 体的合成和表征[J]，高等学校化学学报，2003，24(9)：1544-1547)；在水热法中，以 金属Sn的单质或氧化物和金属Sb的单质或氧化物为主要原料，以硫酸、硝酸为酸度调 节剂，以双氧水为氧化剂，最终得到Sb掺杂的SnO₂纳米材料(高濂张建荣，锑掺杂氧 化锡导电粉体的水热合成方法，公开号CN 1558426A，申请号200410016326.X)，或者 以Sn和Sb的氯化物为主要原料，以浓HCl或浓氨水为酸度调节剂，通过添加无机稳定 剂酒石酸或十六烷基三甲基溴化铵等，合成纳米级Sb掺杂的SnO₂导电粉体(卓立宏谢 海泉郭应臣，纳米级掺锑SnO₂导电粉体的水热合成及性能研究[J]，2006，18(1)： 97-100)。对于Pd掺杂的SnO₂纳米材料，合成方法主要集中在用化学共沉淀法上，以 SnCl₄和PdCl₂为主要原料，以氨水为沉淀剂，采用共沉淀得到前驱体沉淀物，然后，再 将沉淀物进行洗涤，烘干，煅烧，得到Pd掺杂的SnO₂纳米材料(A.R.Phani，S.Manorama， V.J.Rao，Preparation，characterization and electrical properties of SnO₂ based liquid petroleum gas sensor[J]，Materials Chemistry and Physics，1999，58(2)： 101-108)。对于Pd和Sb共掺杂的SnO₂纳米粉体的制备报道的较少，其中，K.Chatterjee 和S.Chatterjee在Materials Chemistry and Physics，2003，81(1)：33-38中报道 了，以SnCl₂、PdCl₂和Sb₂O₃为主要原料，以HCl和氨水为酸碱中和剂，用共沉淀法制备 了Pd和Sb共掺杂的SnO₂纳米粉体。

但是，上述Pd或Sb掺杂的SnO₂纳米粉体的制备方法存在以下缺点：