[发明专利]一种微纳二氧化锡实心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米材料制备及其技术应用领域，具体是一种微纳二氧化锡实心球的制备方法。

背景技术

二氧化锡是一种硬度高、化学稳定性好、光电性能优异的半导体材料，在电子元器件、锂离子电池、气体传感器、超级电容、透明电极及催化材料等方面具有重要的应用价值。近些年来，二氧化锡纳米粒子、纳米线、纳米带及空心球等结构材料被广泛研究和应用，制备方法也较多，例如，中国专利CN 1789140A(公开号)公开了一种以氧化锌为牺牲模板的氧化锡空心球材料的制备方法；中国专利CN 101012067A以天然聚合物粉末为模板制备二氧化锡空心球。然而目前这些特殊形貌二氧化锡的制备工艺相对复杂，制备过程环保性低，特别是作为陶瓷、金属等材料的增强相时难以致密，或达到致密的工艺复杂、成本高，不利于进行长期大规模的工业生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种微纳二氧化锡实心球的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用共沉淀法结合水热法，经清洗、烘干、煅烧制备出微纳SnO₂实心球。所采取的技术方案具体包括以下步骤：

提供一种微纳二氧化锡实心球的制备方法，包括以下步骤：

(1)室温下将SnCl₄·5H₂O溶解到去离子水中，在充分搅拌条件下，形成浓度为0.1～1.0mol/L的溶液；按NaOH与H₂O质量比为1:5～1:15的量，称量NaOH溶解到去离子水中，经搅拌获得NaOH溶液；

(2)以40～60滴/分钟的速度将NaOH溶液均匀滴加到SnCl₄·5H₂O溶液中，调节溶液pH值为10～13；滴加的同时以500～1200转/分钟的速度搅拌，获得均匀的混合溶液；

(3)将混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在100～200℃温度下水热反应10～48h，然后自然冷却至室温；

(4)将水热反应产物离心分离或过滤，然后用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤至溶液中无可溶性离子，在60～150℃烘干1～12h，获得白色粉体备用；

(5)将步骤(4)所获的粉体置于箱式电阻炉或马弗炉中，在500～1000℃煅烧1～6h，随炉冷却后获得白色或淡黄色粉体，即为微纳二氧化锡实心球。

本发明中，进行水热反应前，在搅拌条件下向步骤(2)所得混合溶液中加入添加剂，搅拌15min后超声处理15min；所述添加剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇2000、十二烷基苯磺酸钠或聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；添加剂与溶液中SnCl₄·5H₂O的质量分数的比值为5～15％。

本发明中，超声处理时的频率为2000Hz，超声功率350W。

本发明中，步骤(4)中烘干时控制升温速率为5～10°/min。

与现有技术，本发明的有益效果是：

(1)获得的二氧化锡为微米级实心球状颗粒，粒径为1～3μm；球形度较好，表面光滑，大小均匀；

(2)微米级二氧化锡实心球由纳米颗粒自组装而成，纳米颗粒尺寸约10～20纳米；(具体结构如图1所示；当微米SnO2实心球作为金属、陶瓷的增强相时，容易均匀分散在基体中，并且复合材料容易致密化；本发明制备的二氧化锡粉体在微米级别上表现为实心球颗粒，具体内部由纳米级颗粒自组装堆积而成。)

(3)大小均匀、球形度好的微纳二氧化锡实心球颗粒流动性好，作为增强相有利于陶瓷、金属等基体致密成型，可有效避免在成型中出现因SnO₂团聚、分散不均所导致的裂纹、断裂、强度降低等现象；

(4)本发明的制备过程中不涉及任何有机溶剂，亦无挥发性有毒气体等，产物中只有钠盐，对环境无污染；

(5)制备过程中不使用任何模板，工艺简单，反应过程容易控制、反应条件温和，且原料简单，成本低，特别适合大规模工业化生产。

附图说明

图1为实心球二氧化锡颗粒的场发射扫描电镜图。

从图中看出，制得的微球表面光滑，球形度较好。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

本发明中的微纳二氧化锡实心球的制备方法，包括以下步骤：