[发明专利]一种空心纳米SnO2

说明书

本发明公开了一种空心纳米SnO₂气敏材料的制备方法，具体步骤如下：（1）前驱体的制备：首先，将1 mmol锡酸钾（K₂SnO₃·3H₂O）(0.2998 g)完全溶解于35~40 mL去离子水，缓慢加入10~20 mL聚乙二醇200（PEG‑200）；继续搅拌十分钟，再将溶液转移到100 mL高压反应釜中，180℃反应6~18 h；最后，待高压反应釜冷却到室温后，收集白色沉淀，然后洗涤若干遍后，在80℃环境下干燥后得到白色粉末前驱体；（2）空心结构纳米SnO₂材料的制备：将步骤（1）中制备的白色粉末前驱体放置于马弗炉中进行高温煅烧，在450℃高温持续煅烧两小时，然后将其取出进行冷却。本发明以锡酸钾作为前驱体，利用聚乙二醇的诱导作用，在无模板条件下一步水热合大小均一，形貌完整的成空心结构的SnO₂纳米材料。

技术领域

本发明涉及SnO₂气敏材料生产技术领域，具体为一种空心纳米SnO₂气敏材料的制备方法。

背景技术

随着现代生活中火灾、雾霾的频发，人们对于危险气体的防范意识也逐渐提高。在家庭住所、公共场所等环境中，气体传感器已被广泛应用于多种有毒有害、易燃易爆气体的检测和监控。气体传感器性能与气敏材料的特性有关，相对于普通气敏材料而言，纳米材料具有大的比表面积、特殊的界面性能，有助于改善气体传感器的选择性、灵敏度以及响应恢复时间。在纳米材料的基础上，人们开始对简单的纳米金属氧化物功能材料的研究，如：SnO₂，ZnO，Fe₂O₃，Co₃O₄等，作为一种宽禁带n-型半导体，纳米二氧化锡具有稳定性好、灵敏度高、活性大、制备方法灵活多样和制备过程中污染小等特点，成为众多气体传感器首选的气敏材料，SnO₂气敏材料气敏性能的好坏主要取决于二氧化锡纳米颗粒的尺寸大小、均匀性、稳定性和表面结构，因此，设计和合成具有可控制大小和形貌的SnO₂材料已经成为人们关注的热点。与一维纳米二氧化锡材料（包括纳米棒、纳米管、纳米线等），二维材料如纳米SnO₂薄膜相比，三维空心结构的二氧化锡纳米材料具有较大的比表面积，使得目标气体的吸附核反应更加有利，表面的多孔结构加快气体在材料表面的扩散，较薄的壳层结构，提高了传感器的响应时间和恢复时间。

现有多种方法制备空心结构的纳米SnO₂，包括硬模板法、软模板法，以及无模板法，硬模板法和软模板法包括制备和去除模板剂、探索沉淀剂过程等复杂且耗时的工作，因而如何使用无模板法一步水热合成空心结构的纳米SnO₂成为当今研究热点与重点。

发明内容

本发明的目的在于提供以锡酸钾作为前驱体，利用聚乙二醇的诱导作用，在无模板条件下一步水热合成空心结构的SnO₂纳米气敏材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空心纳米SnO₂气敏材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）前驱体的制备

首先，将1 mmol锡酸钾（K₂SnO₃·3H₂O）(0.2998 g) 完全溶解于35~40 mL去离子水，缓慢加入10~20 mL聚乙二醇 200（PEG-200）；继续搅拌十分钟，再将溶液转移到100 mL高压反应釜中，180 ℃反应6~18 h；最后，待高压反应釜冷却到室温后，小心倒出上层清液，收集白色沉淀，然后洗涤若干遍后，在80 ℃环境下干燥后得到白色粉末前驱体。

（2）空心结构纳米SnO₂材料的制备

将步骤（1）中制备的白色粉末前驱体放置于马弗炉中进行高温煅烧，在450 ℃高温持续煅烧两小时，然后将其取出进行冷却，即可得到空心结构纳米SnO₂材料。