[发明专利]一种SnO2/Ag复合中空微球、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种SnO₂/Ag复合中空微球及其制备方法，并将其应用于光催化、气敏、及锂电池上。 

背景技术

二氧化锡是一种宽禁带n型半导体，禁带宽度为3.650eV，在气敏传感器、光催化，锂电池，光学，磁学等领域有广泛应用。二氧化锡的形貌对它的性能有很重要的影响，中空微球具有独特的化学和物理性质如密度低，比表面积大、渗透性高、易回收、易分离等，近几年正越来越多地引起人们的关注，成为材料领域的研究热点。目前氧化锡中空微球已被人们采用各种不同的方法合成出来，这些材料呈现出与相应实心材料不同的特殊功能。但大多制备工艺采用多步法，制备过程复杂，因此有必要开发氧化锡中空微球的简易合成方法。 

贵金属纳米粒子改性半导体氧化物如TiO₂、ZnO、SnO₂、SiO₂可以赋予其更优异光、电、化学性能。通过在半导体催化剂表面负载贵金属纳米粒子可以明显的拓展其光吸收范围、促进对可见光的吸收，并形成肖特基势垒捕获光生电子，降低光生电子空穴的复合，提高光催化性能。同时，贵金属纳米粒子修饰的SnO₂半导体气敏材料，贵金属纳米颗粒与SnO₂之间的电子相互作用可以明显提高SnO₂对气体的灵敏度与响应速度，改善材料气敏性能。另外，贵金属纳米粒子修饰半导体氧化物还可改善其光、电、磁行为。目前，如何改性不同材料，在半导体表面原位沉积的方法实现贵金属纳米粒子的负载已成为全球科研工作者及各大商家研究热点与研究难题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用一锅法制备具有双层中空结构的SnO₂/Ag复合微球，并将其应用到光催化、光敏化及锂离子电池领域上。该方法制备过程简单，成本低，产率高，无需后处理，对环境无污染，易于工业化。 

本发明的SnO₂/Ag复合中空微球具有双层结构，内外层是均由金红石相氧化锡晶体与立方相Ag纳米晶均匀分布组成，球壳具有分级多孔结构，复合中空微球的直径为1~10μm。 

本发明还涉及一种SnO₂/Ag复合中空微球的制备方法，采用的是水热法，包含以下步骤： 

1）    将尿素加入到锡酸钠水溶液，搅拌30min~10h，得到溶液A，其中，锡酸钠水溶液与尿素的摩尔比为0.02~50：1；所述的锡酸钠水溶液的摩尔浓度为 0.1~5M，所述尿素的摩尔浓度为0.1~5M；

2）    配置银氨络合溶液，将质量分数为2-28%的氨水加入硝酸银水溶液中，搅拌至沉淀完全消失，制得银氨络合溶液的浓度为0.01~5M，pH值为9~13；

3）    向溶液A中缓慢加入步骤2）中的银氨络合溶液，混合、搅拌30min~10h制得溶液B，其中，银氨络合溶液与锡酸钠的摩尔比为0.025~12.5：1；所述银氨络合溶液加入至A溶液的速度为0.05ml/s~5ml/s；

4）    将步骤3）制得的溶液B转移到水热装置中，进行水热反应得到悬浊液，将悬浊液离心分离、依次采用蒸馏水和无水乙醇洗涤后、再在30~100℃干燥，得到SnO₂/Ag复合中空微球；其中水热装置的填充度为25%~45%，水热反应温度为80°C~200°C，水热反应时间为10min~100h。

本发明的另一目的是将SnO₂/Ag复合中空微球应用在气敏材料上。 

本发明的另一目的是将SnO₂/Ag复合中空微球应用在锂离子电池上。 

本发明的再一目的是将SnO₂/Ag复合中空微球应用在光催化活性上。 

本发明的有益效果为： 

    本发明成功实现了将SnO₂前驱体与Ag前驱体至于无机溶液中共存与生长，并进行一锅法制得。该方法中锡酸钠在水溶液中发生水解作用使体系呈碱性，而银氨络合溶液可通过调节氨水的添加量来控制酸碱度，实现锡酸钠与银氨络合溶液的共存。

该方法以锡酸钠、硝酸银和尿素等无机盐为原料，原料丰富、经济。制备工艺简单，只需一步法即可实现，无需去除模板、无需热处理、产率高、对环境无污染，易大规模合成。 

用该方法制备出的SnO₂/Ag复合中空微球具有双层结构，微球粒径均匀，圆形度好。