[发明专利]一种核壳结构二氧化锡多面体纳米颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种核壳结构二氧化锡多面体纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

二氧化锡，作为一种宽带隙的n型半导体，由于其化学稳定性好，耐腐蚀性强，对气体吸附脱附时间短且灵敏度高，在可见光范围内的吸收率几乎为零等优点，被广泛应用于气敏材料、电池、导波光学、晶体管、光学传感器等领域。

现有技术中，二氧化锡纳米颗粒的制备方法主要有水热法和液相沉积法等。如2008年，Wu等人利用氨基酸辅助水热法制备出尺寸小于10nm的二氧化锡纳米晶(Wu,S.,Cao,H.,Yin,S.,Liu,X.,&Zhang,X.2009.The Journal of Physical Chemistry C,113,17893-17898.)；2011年，Das等以氯化亚锡和六亚甲基四胺为原料，采用液相沉积法制备出了200nm的二氧化锡颗粒(Das,S.,Kim,D.Y.,Choi,C.M.,&Hahn,Y.B.2011.46,609-614.)；同年Kim等利用水热法合成出了光滑的实心二氧化锡颗粒(Kim,H.R.,Choi,K.I.,Lee,J.H.,&Akbar,S.A.(2009).Sensors and Actuators B:Chemical,136,138-143.)。但是，上述制备方法制备的二氧化锡纳米颗粒皆为实心结构，无法得到复杂形貌的二氧化锡纳米颗粒，相应的，也无法具备无机空心微纳米结构的性能；且制备过程需要高温，或者使用添加剂，操作复杂、成本较高。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何提供一种具有空心分等级结构，形貌多变且易控制，可以为正六面体、十四面体及正八面体，单分散性和结晶性良好，表面化学活性高，比表面积大，对甲苯气体具有良好的气敏性的核壳结构二氧化锡多面体纳米颗粒及其制备方法与应用。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下。

一种核壳结构二氧化锡多面体纳米颗粒，由空心外壳和实心内核组成，所述实心内核与空心外壳的材料均为二氧化锡，且形状相同，具有相同的中心点，实心内核的一个面与空心外壳的一个面平行；

所述空心外壳的的结构为正六面体、十四面体或者正八面体。

优选的，所述纳米颗粒的平均粒径为800nm，空心外壳的平均厚度为100nm，实心内核的平均粒径为600-650nm。

一种核壳结构二氧化锡多面体纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备实心锡酸锌多面体纳米颗粒；

步骤二、将步骤一得到的实心锡酸锌多面体纳米颗粒高温退火，冷却，得到实心混合多面体纳米颗粒；

步骤三、将实心混合多面体纳米颗粒加入硝酸水溶液中，静置24-96h后，洗涤、干燥，得到核壳结构二氧化锡多面体纳米颗粒；

所述硝酸水溶液中，硝酸的浓度为0.25-1摩尔/升。

优选的，所述实心锡酸锌多面体的制备方法为：将SnCl₄·5H₂O和ZnCl₂溶解在溶剂中，混合均匀，得到混合溶液，然后向混合溶液中滴加氢氧化钠水溶液，搅拌至乳白色，静置12-48h，将沉淀洗涤、干燥，得到实心锡酸锌多面体；

所述溶剂为水，或者为水与乙醇按体积比为(2-10):1的的混合物。

优选的，所述混合溶液中，SnCl₄·5H₂O和ZnCl₂的摩尔比为1:1，当制备的实心锡酸锌多面体纳米颗粒为正六面体时，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠与混合溶液中SnCl₄·5H₂O的摩尔比为(8-15):1；当制备的实心锡酸锌多面体纳米颗粒为十四面体时，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠与混合溶液中SnCl₄·5H₂O的摩尔比为(20-30):1；当制备的实心锡酸锌多面体纳米颗粒为正八面体时，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠与混合溶液中SnCl₄·5H₂O的摩尔比大于30:1，小于等于35:1。

优选的，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为0.3-1.4摩尔/升。

优选的，所述氢氧化钠水溶液的用量为：每3毫升混合溶液加入5毫升的氢氧化钠水溶液。

优选的，所述搅拌速度为1200-1600r/min，搅拌时间为10-40min。