間歇水熱法制備二氧化錫納米粉體的工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及二氧化錫粉體的制備領域，具體說是間歇水熱法制備二氧化錫納米粉體的工藝。
【背景技術】
[0002]目前，納米二氧化錫已經成為納米材料的研究熱點之一。二氧化錫納米粉體獲得高效而廣泛應用的前提是采取可靠有效的工藝參數及制備方法對制備二氧化錫納米粉體的結構、粒度、形貌、粒度分布等微觀特性進行有目的的調控，進而滿足其在特定領域的應用要求；而提高二氧化錫納米粉體的各項應用性能的有效途徑是制備粒徑較小的納米粉體。
[0003]通常納米粉體的粒徑對其光學性能有著顯著的影響，當納米粉體粒徑小于20nm時，納米粉體具有很好的光學性能，即量子尺寸效應會影響納米粉體的光學性能，使光吸收譜發(fā)生藍移，半導體禁帶寬度增大。二氧化錫納米材料是少數幾種易于實現量子尺寸效應的氧化物半導體之一，當制備得到的二氧化錫粉體尺寸接近其波爾半徑時，具有明顯的量子尺寸效應。
[0004]現有有關二氧化錫納米粉體制備方法的研究很多，包括固相法、氣相法和液相法等，其中液相法具有成本低、反應條件溫和、操作簡單等優(yōu)點，被廣泛采用。液相法制備二氧化錫納米微粒通常包括前驅體制備和晶化兩個步驟，而前軀體制備和晶化過程的工藝參數均對制備得到的產品性能有很大的影響。由于現有方法在工藝控制等方面存在較大欠缺，導致生產的二氧化錫納米粉體的產品性能欠佳。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供一種生產粒徑較小的間歇水熱法制備二氧化錫納米粉體的工藝。
[0006]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:間歇水熱法制備二氧化錫納米粉體的工藝，包括以下步驟:
(1)將SnCl4.5H20溶于去離子水中配制成溶液；
(2)將上述溶液置于恒溫水浴中，并向該溶液中滴加氨水，攪拌反應生成Sn(OH)4溶膠；
(3)將Sn(OH)4溶膠用去離子水洗滌后進行離心分離，再將分離所得沉淀物超聲分散，得到二氧化錫前驅體；
(4)將前軀體置于高壓水熱反應爸中進行水熱反應；
(5)將水熱反應產物洗滌后離心分離，再將離心分離的沉淀物干燥，得到二氧化錫納米粉體。
[0007]作為優(yōu)選，步驟(I)中的去離子水中加入鹽酸，鹽酸與去離子水的體積比為1:70。
[0008]作為優(yōu)選，步驟(I沖配制的SnCl4溶液的濃度為0.05—0.lmol/L。
[0009]作為優(yōu)選，步驟(2)中恒溫水浴的溫度保持30--40°C。
[0010]作為優(yōu)選，步驟(2)滴加的氨水濃度為5—10wt%，反應完成后，溶液的pH值為7.5—
8.5ο
[0011]作為優(yōu)選，步驟(4)中水熱反應的溫度為150—170°C，水熱反應時間為10—14h。
[0012]作為優(yōu)選，所述反應釜置于真空干燥箱內，水熱反應完成后自然冷卻反應釜至室溫O
[0013]作為優(yōu)選，水熱反應產物用無水乙醇洗滌。
[0014]作為優(yōu)選，步驟(5)中的沉淀物置于恒溫干燥箱中進行80°C干燥12h。
[0015]本發(fā)明通過SnCl4和氨水制備二氧化錫前驅體，并對前軀體進行除氯離子和分散，為制備二氧化錫納米打下堅實的基礎；同時，本發(fā)明通過對水熱過程中工藝參數的合理控制，制備出粒徑較小且分布均勻的納米產品，提高了化學性能。
【具體實施方式】
[0016]下面將詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0017]本發(fā)明的間歇水熱法制備二氧化錫納米粉體的工藝，包括以下步驟:
(I)將SnCl4.5H20溶于去離子水中配制成濃度為0.05—0.lmol/L SnCl4溶液，如溶液濃度再增大，制備的二氧化錫粒徑會增大，影響性能;如濃度太小，則會影響反應速度，增加成本，且制備的二氧化錫粒徑變化并不明顯；其中采用去離子水配制溶液時應加入少量的鹽酸，鹽酸與去離子水的體積比為I: 70，可防止SnCl4水解。
[0018](2)將上述溶液置于30—40 °C恒溫水浴中，邊攪拌邊向該溶液中滴加5—10的％的氨水，直至溶液的pH值為7.5—8.5,在該pH值的溶液中，(OH)一濃度較大，且圍繞在晶粒的周圍，(OH)I子之間的相互排斥作用可抑制晶粒的增大，從而可獲得較小粒徑的顆粒;氨水作為沉淀劑，在30—40 °C中可電離出較多的(0H)—，且采用5—10的％的濃度，使電離出的OH )一增大溶液的飽和度，提高成核速度，減少反應時間，從而抑制晶粒的增大；如氨水的濃度過大，生成的Sn(OH)4沉淀速度增快，瞬間生成大量的膠粒，而大量的膠粒來不及分散容易發(fā)生團聚，易形成較大的顆粒;反應過程中應使溶液混合充分，使生成的Sn(OH)4沉淀粒子發(fā)育完善，顆粒均勻球形化。
[0019](3)將Sn(OH)4溶膠用去離子水洗滌，除出雜質，避免影響后續(xù)的反應;洗滌后進行離心分離，離心后所得上清液可用硝酸銀除去氯離子;而分離所得沉淀物可采用超聲分散，使得到的二氧化錫前驅體在反應時效果更好。
[0020](4)將前軀體置于高壓水熱反應釜中，再將反應釜置于真空干燥箱內在溫度為150-170°C進行水熱反應，保溫10—14h后自然冷卻反應釜至室溫;在該條件下水作為介質吸收大部分熱量，可延緩晶體溫度的升高，使得晶核生長活化能增大幅度較小且升高速率緩慢，晶粒成長幅度較小且緩慢，不易形成大晶粒，從而有利于制備較小顆粒的二氧化錫納米顆粒。
[0021](5)將水熱反應產物用無水乙醇洗滌，除去雜質，再進行離心分離，將離心分離的沉淀物置于恒溫干燥箱中進行80°C干燥12h，得到二氧化錫納米粉體。
[0022]實施例1
將SnCl4.5H20溶于去離子水中配制成濃度為0.05mol/L SnCl4溶液，去離子水中，鹽酸與去離子水的體積比為1:70;將上述溶液置于30°C恒溫水浴中，邊攪拌邊向溶液中滴加5wt%的氨水，直至溶液的pH值為7.5，獲得Sn(OH)4溶膠;接著將Sn(OH)4溶膠用去離子水洗滌、離心分離，分離所得沉淀物采用超聲分散，獲得前驅體;再將前軀體置于高壓水熱反應釜中，反應釜置于真空干燥箱內在溫度為150°C進行水熱反應，保溫1h后自然冷卻反應釜至室溫;然后將水熱反應產物用無水乙醇洗滌，除去雜質，再進行離心分離，將離心分離的沉淀物置于恒溫干燥箱中進行80°C干燥12h，得到二氧化錫納米粉體。經分析，該粉體粒徑均介于2—5nm之間。
[0023]實施例2
將SnCl4.5H20溶于去離子水中配制成濃度為0.08mol/L SnCl4溶液，去離子水中，鹽酸與去離子水的體積比為1: 70;將上述溶液置于35°C恒溫水浴中，邊攪拌邊向溶液中滴加8wt%的氨水，直至溶液的pH值為8，獲得Sn(OH)4溶膠;接著將Sn(OH)4溶膠用去離子水洗滌、離心分離，分離所得沉淀物采用超聲分散，獲得前驅體;再將前軀體置于高壓水熱反應釜中，反應釜置于真空干燥箱內在溫度為160°C進行水熱反應，保溫12h后自然冷卻反應釜至室溫;然后將水熱反應產物用無水乙醇洗滌，除去雜質，再進行離心分離，將離心分離的沉淀物置于恒溫干燥箱中進行80°C干燥12h，得到二氧化錫納米粉體。經分析，該粉體粒徑均介于I一3nm之間。
[0024]實施例3
將SnCl4.5H20溶于去離子水中配制成濃度為0.lmol/L SnCl4溶液，去離子水中，鹽酸與去離子水的體積比為1: 70;將上述溶液置于40°C恒溫水浴中，邊攪拌邊向溶液中滴加10wt%的氨水，直至溶液的pH值為8.5，獲得Sn(OH)4溶膠;接著將Sn(OH)4溶膠用去離子水洗滌、離心分離，分離所得沉淀物采用超聲分散，獲得前驅體;再將前軀體置于高壓水熱反應釜中，反應釜置于真空干燥箱內在溫度為170°C進行水熱反應，保溫14h后自然冷卻反應釜至室溫;然后將水熱反應產物用無水乙醇洗滌，除去雜質，再進行離心分離，將離心分離的沉淀物置于恒溫干燥箱中進行80°C干燥12h，得到二氧化錫納米粉體。經分析，該粉體粒徑均介于3—8nm之間。
[0025]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權項】
1.間歇水熱法制備二氧化錫納米粉體的工藝，包括以下步驟: (1)將SnCl4.5H20溶于去離子水中配制成溶液； (2)將上述溶液置于恒溫水浴中，并向該溶液中滴加氨水，攪拌反應生成Sn(OH)4溶膠； (3)將Sn(OH)4溶膠用去離子水洗滌后進行離心分離，再將分離所得沉淀物超聲分散，得到二氧化錫前驅體； (4)將前軀體置于高壓水熱反應爸中進行水熱反應； (5)將水熱反應產物洗滌后離心分離，再將離心分離的沉淀物干燥，得到二氧化錫納米粉體。2.根據權利要求1所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:步驟(I)中的去離子水中加入鹽酸，鹽酸與去離子水的體積比為I: 70。3.根據權利要求1所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:步驟(I)中配制的SnCl4溶液的濃度為0.05—0.lmol/Lo4.根據權利要求1所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:步驟(2)中恒溫水浴的溫度保持30—40 °C。5.根據權利要求1所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:步驟(2)滴加的氨水濃度為5—10wt%，反應完成后，溶液的pH值為7.5—8.5ο6.根據權利要求1所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:步驟(4)中水熱反應的溫度為150—170°C，水熱反應時間為10—14h。7.根據權利要求6所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:所述反應釜置于真空干燥箱內，水熱反應完成后自然冷卻反應釜至室溫。8.根據權利要求1所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:水熱反應產物用無水乙醇洗滌。9.根據權利要求1所述制備二氧化錫納米粉體的工藝，其特征在于:步驟(5)中的沉淀物置于恒溫干燥箱中進行80 °C干燥12h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及二氧化錫粉體制備領域，具體是間歇水熱法制備二氧化錫納米粉體的工藝，其包括將SnCl4·5H2O溶于去離子水中配制成溶液；溶液置于恒溫水浴中，向溶液滴加氨水，攪拌反應生成Sn（OH）4溶膠；將Sn（OH）4溶膠用去離子水洗滌后進行離心分離，再將分離所得沉淀物超聲分散，得到前驅體；將前軀體置于高壓水熱反應釜中進行水熱反應；將水熱反應產物洗滌后離心分離，再將離心分離的沉淀物干燥，得到二氧化錫納米粉體。本發(fā)明通過SnCl4和氨水制備二氧化錫前驅體，并對前軀體進行除氯離子和分散，為制備二氧化錫納米打下堅實的基礎；同時，本發(fā)明通過對水熱過程中工藝參數的合理控制，制備出粒徑較小且分布均勻的納米產品，提高了化學性能。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G19/02
【公開號】CN105668616
【申請?zhí)枴緾N201610053625
【發(fā)明人】易鑒榮, 林荔琍, 唐臻, 吳堅, 林荔珊
【申請人】柳州豪祥特科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月27日