[发明专利]一种二氧化锡中空微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种二氧化锡中空微球的制备方法。

背景技术

二氧化锡(SnO₂)是一种重要的半导体传感器材料[Yootana Pimtong-Ngama,Sirithan Jiemsirilersb,Sitthisuntorn Supothina,Preparation of tungsten oxide–tin oxide nanocomposites and their ethylene sensing characteristics,[J]Sensors and Actuators A:Physical,139(2007)7-11]，用它制备的气敏传感器灵敏度高，被广泛用于各种可燃气体、环境污染气体、工业废气以及有害气体的检测和预报。同时，SnO₂也可以用做锂离子/钠离子电池的电极材料，其具有良好的电化学性能[Zhigang Wen,Feng Zheng,Hongchun Yu,Ziran Jiang,Kanglian Liu,Hydrothermal synthesis of flowerlike SnO₂nanorod bundles and their application for lithium ion battery,[J]Materials Characterization 76(2013)1–5]。

目前，国内外提出的二氧化锡的制备方法主要有固相化学合成法，溶胶-凝胶法，化学沉淀法和水热合成法。固相合成方法虽然工艺简单，但是其烧结温度较高，保温时间较长，产物形貌不易控制。溶胶-凝胶法所需设备简单，操作易于控制，但处理时间较长，得到的凝胶不易洗涤。沉淀法设备和工艺简单，成本低，易于工业化生产，但制备过程中存在的最大问题是SnO₂超细粉末的团聚。而水热合成反应在高温高压下进行，水热处理后可以有效抑制粉末在干燥焙烧等热处理中的热增长，制备的粒子粒度均匀，结晶度高，晶态完整，形貌比较规则，具有较高的烧结活性。然而，现有技术以氯化物为原材料制备SnO₂，最大的困难是难以除去前驱体中的氯离子，导致了产物纯度的降低，对其性能造成一定影响[高赛男，袁高清，江焕峰.锡粒氧化-水热法合成纳米二氧化锡廖世军,[J]电子元件与材料12(2006)57-62]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化锡中空微球的制备方法，该方法操作简单、生产成本低，重复性高，适合工业化生产，经本方法制得的二氧化锡中空微球结晶性能好，纯度高，形貌和尺寸可控。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种二氧化锡中空微球的制备方法，包括以下步骤：

1)按1：(0.1～20)的摩尔比，取NaOH和SnCl₂·2H₂O，溶于有机溶剂中，混匀得到混合溶液，将该混合溶液充分搅拌均匀，得到反应前驱液；其中，所述有机溶剂的加入量为每0.1mmoL NaOH加入0.1～1mL有机溶剂；

2)将反应前驱液在120～200℃下，水热反应12～48h，冷却后离心；

3)将离心得到的沉淀清洗后进行干燥，制得二氧化锡中空微球。

混合溶液中NaOH的浓度为0.01～1mol/L；SnCl₂·2H₂O的浓度为0.05～2mol/L。

所述的有机溶剂为乙醇、乙二醇或丙三醇。

步骤1)所述的充分搅拌均匀是将混合溶液磁力搅拌10～120min。

步骤2)所述的水热反应是将反应前驱液置于以聚四氟乙烯作为内衬的水热反应釜中进行，所用的水热反应釜的填充比为30％～70％。

步骤3)所述的清洗是将离心得到的沉淀依次经去离子水清洗1～5次，无水乙醇清洗1～3次。

步骤3)所述的干燥是将清洗后的沉淀在50～90℃下干燥1～5h。

制得的二氧化锡中空微球是由直径为10～50nm纳米棒构成的直径为5～8μm的中空微球。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：