[发明专利]一种纳米SnO2中空微球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机化学和材料制备技术领域，具体涉及一种纳米SnO₂中空微球及其制备方法和应用。

背景技术

21世纪以来，我国包装业已跻身世界包装大国行列，却依然处于低技术的困境。鉴于中国的包装市场具有巨大的发展空间与低技术困境的现状，因此智能包装技术和现行的纳米技术成为发展包装产业的关键技术。将纳米材料应用到食品包装领域的气调包装中，利用氧气敏感型智能油墨技术可以满足广大消费者的日益提高的生活需求，同时解决备受关注的食品安全问题。氧气指示剂是智能包装其中重要组成部分之一，可应用于气调包装，具有准确指示、确保食品安全的作用，在食品、医药包装等领域有广泛的作用。

二氧化锡(SnO₂)纳米材料是一种化学稳定性高、光学性能优良的宽禁带半导体材料，在太阳能电池、气敏材料、透明电极、催化材料等方面具有重要的应用价值。和SnO₂纳米单体不同的是，纳米SnO₂中空微球由于其独特的中空结构，具有低密度、高比表面积、结构稳定等特性，且其中空结构内还可容纳其他材料，利于改善性能等，日益受到关注。

目前，已经可以利用湿化学法制备空心球状SnO₂纳米材料。例如，中国专利CN 101012067A(公开号)，提出一种浸渍-煅烧法制备纳米SnO₂空心球的方法，其制备周期和热处理时间较长；中国专利CN 1789140A(公开号)，公开了一种以氧化锌为牺牲模板的SnO₂纳米材料的制备方法，需要利用化学腐蚀发去除大量模板，会产生环境污染。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种纳米SnO₂中空微球的制备方法，本发明的另一目的在于提供一种通过利用上述方法制备得到的纳米SnO₂中空微球在指示剂领域等中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种纳米SnO₂中空微球的制备方法，包括如下步骤：

(1)将锡源和糖源按1:1～3的摩尔比加到水中，搅拌使其充分溶解。

(2)对所得溶液进行微波辅助水热反应，待反应结束后，将所得产物离心、洗涤后，再进行干燥、煅烧，即得纳米SnO₂中空微球。

步骤(1)中所述的锡源优选为五水氯化锡(SnCl₄·5H₂O)、硫酸亚锡(SnSO₄)、氯化亚锡(SnCl₂)、锡酸钾(K₂SnO₃)、锡酸钠(Na₂SnO₃)中的一种或一种以上的混合物。

步骤(1)中所述的糖源优选为葡萄糖、蔗糖中的一种或两者的混合物。

步骤(2)中所述的微波辅助水热反应的条件优选为：反应温度为160～220℃，反应时间为30～90min。

步骤(2)中所述的煅烧的条件优选为：煅烧温度为450～650℃，煅烧时间为1～2.5h。

一种纳米SnO₂中空微球，通过上述方法制备得到。

所述的纳米SnO₂中空微球作为光催化剂，与纳米SnO₂单体相比，其光催化性能更好。

所述的纳米SnO₂中空微球可用于制备智能包装的氧气指示剂。

一种氧气指示剂，通过包括如下步骤的方法制备得到：将纳米SnO₂中空微球与给电子体、氧化还原性染料、高聚物粘结料按质量比3～15:3～15:0.1～0.5:65～95混合，超声分散10～ 30min，即得氧气指示剂。用紫外光照射该氧气指示剂1～30min可将其激活。

所述的给电子体为具有弱还原性的物质，优选为甘油和三乙醇胺(TEOA)中的一种或两者的混合物。

所述的氧化还原性染料优选为含亚甲基蓝、中性红、酸性绿、溴百里酚蓝、罗丹明B、甲基橙中的一种或一种以上。

所述高聚物粘结料优选为羟乙基纤维素或淀粉的水溶液中的一种，羟乙基纤维素或淀粉水溶液的浓度优选为1～5％。

所述的紫外光照通过金属卤化物灯、高压汞灯、LED灯、无极灯、半导体荧光灯、氙灯中的一种或几种实现。