納米晶的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一步水熱法直接合成摻雜Mn+的SnO2納米晶的方法，步驟如下：在攪拌下，將Sn4+鹽溶液慢慢滴加到NaOH溶液中，形成透明的溶液；再將Mn+鹽溶液滴加到上述溶液中，形成懸濁液；將懸濁液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)中釜，加入蒸餾水，然后密封后放入電熱烘箱中，在140-200℃下，反應(yīng)12-36h；反應(yīng)結(jié)束后，等高壓反應(yīng)釜自然冷卻后，再打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯容器中的沉淀物取出進(jìn)行分離，并分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌，將沉淀物放在60℃真空干燥箱中干燥4-6小時(shí)，得到產(chǎn)物。本發(fā)明的摻雜Mn+的SnO2納米晶具有良好的形貌且尺度規(guī)整；儀器設(shè)備簡單、過程簡單、條件易于控制綠色環(huán)保。
【專利說明】一種一步水熱法直接合成摻雜Mn+的SnO2納米晶的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光催化材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種一步水熱法直接合成摻雜Mn+的SnO2納米晶的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]SnO2是一種重要的寬帶隙(Eg = 3.6eV)n_型無機(jī)半導(dǎo)體，具有優(yōu)良光電性能和氣敏特性，在光電材料、電極與太陽能電池、催化劑、氣敏元件、液晶顯示及導(dǎo)電涂料等領(lǐng)域有著廣泛的用途和應(yīng)用前景。材料的性能與用途取決于其粒子的尺寸和形貌，可以采用兩種方法來提高和改善SnO2的性能，一是制成不同形貌的納米材料，二是對其摻雜不同的離子OT)。因?yàn)镾nO2分子是非極性的，在液相和固相合成中不加控制的情況下傾向于生成球狀物。近年來，科技工作者已經(jīng)通過化學(xué)氣相沉積法(CVD)和電紡絲法成功地合成SnO2納米球、納米線、納米帶、納米環(huán)、納米棒、納米須、納米陣列、納米薄膜等；在軟(硬)模板輔助的條件下通過液相法和固相法與合成出SnO2納米球和納米棒；通過CVD和液相合成加高溫煅燒方法制備SnO2摻雜納米材料。
[0003]化學(xué)氣相沉積法(CVD)和電紡絲法合成不同形貌的SnO2納米材料所采用的設(shè)備價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本較高；采用液相法合成具有一定形貌和尺度的SnO2納米材料時(shí)需要模板輔助，產(chǎn)率不高、模板去除困難、且不夠綠色環(huán)保。固相法生產(chǎn)SnO2納米材料時(shí)，產(chǎn)物形貌較差；CVD或液相法加高溫煅燒法合成摻雜SnO2納米，生產(chǎn)成本較高，煅燒后產(chǎn)物的形貌和尺度不夠規(guī)整。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種設(shè)備簡單、操作方便、成本低廉、綠色環(huán)保的合成摻雜Sn02納米晶的方法，以及水熱法合成其他摻雜氧化物通用方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明的一步水熱法直接合成摻雜Mn+的SnO2納米晶的方法的具體步驟如下:
[0007](I)分別稱取Sn4+鹽、Mn+鹽和NaOH，并分別用蒸餾水溶解；
[0008](2)在磁力攪拌的條件下，將Sn4+鹽溶液慢慢滴加到NaOH溶液中，形成一個(gè)穩(wěn)定透明的溶液；再將Mn+鹽溶液滴加到上述溶液中，形成一個(gè)穩(wěn)定的懸濁液；
[0009](3)將上述懸濁液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯的內(nèi)膽的高壓反應(yīng)中釜，加入蒸餾水，然后密封后放入電熱烘箱中，在140-200°C下，反應(yīng)12-36h ；
[0010](4)反應(yīng)結(jié)束后，等高壓反應(yīng)釜自然冷卻后，再打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯容器中的沉淀物取出進(jìn)行分離，并分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌，將沉淀物放在60°C真空干燥箱中干燥4-6小時(shí)，即可得到產(chǎn)物。
[0011]步驟(I)中，所述的Sn4+鹽為 SnCl45H20 ;所述的 Mn+鹽為 ZnCl2、CuCl2、MnCl2、CdCl2或CoCl2中的一種。
[0012]步驟(I)中，Sn4+鹽、Mn+ 鹽和 NaOH 的摩爾比為 3-5:0.3-0.5:20_35。
[0013]步驟(3)中，優(yōu)選在200 V下，反應(yīng)36h。
[0014]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0015]本發(fā)明可的方法以作為一種通用的方法用于液相法制備不同離子摻雜的SnO2納米晶；合成出的摻雜Mn+的SnO2納米晶具有良好的形貌且尺度規(guī)整；儀器設(shè)備簡單、過程簡單、條件易于控制、無需高溫煅燒、無需模板輔助、綠色環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為純SnO2的XRD圖譜。
[0017]圖2為實(shí)施例1制備的花狀摻雜Zn2+的SnO2納米晶的XRD圖譜。
[0018]圖3為純SnO2的SEM圖。
[0019]圖4為實(shí)施例1制備的花狀摻雜Zn2+的SnO2納米晶的SEM圖。
[0020]圖5為實(shí)施例1制備的花狀摻雜Zn2+的SnO2納米晶的TEM圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
[0022]實(shí)施例1:花狀摻雜Zn2+的SnO2納米晶的水熱法制備
[0023]第一步、現(xiàn)將含有3mmol的SnCl45H20溶液中滴加到含有20mmol的NaOH溶液中，在磁力攪拌的條件下，直至形成一個(gè)穩(wěn)定透明的溶液。
[0024]第二步、再將含0.3mmol的ZnCl2溶液滴加到上述溶液中，在磁力攪拌的條件下直至形成一個(gè)穩(wěn)定的懸濁液。
[0025]第三步，再將上述懸濁液轉(zhuǎn)入帶有容量為60mL聚四氟乙烯的內(nèi)膽的高壓反應(yīng)中爸，再加水至80%,后密封后放入烘箱中，設(shè)置一定的反應(yīng)時(shí)間為36h和反應(yīng)溫度為200°C。
[0026]第四步，待高壓反應(yīng)釜自然冷卻后，將釜中的沉淀物離心分離，并洗滌數(shù)次，后放在60°C的烘箱中干燥6小時(shí)，即可得到產(chǎn)物。
[0027]第五步、用XRD對產(chǎn)物進(jìn)行物相、晶型表征，結(jié)果表明產(chǎn)物的XRD衍射譜圖仍與四方相的金紅石型SnO2純品的譜圖基本一致，只是衍射峰的強(qiáng)度和寬度有一定的變化；用TEM,SEM對產(chǎn)物的形貌和尺度進(jìn)行表征，結(jié)果表明產(chǎn)物的形貌為許多納米棒組成的花狀，納米棒的直徑在60-80納米，長度在600納米左右。
[0028]實(shí)施例2摻雜Mn2+的SnO2納米晶的水熱法制備
[0029]第一步、現(xiàn)將含有5mmol的SnCl45H20溶液中滴加到含有35mmol的NaOH溶液中，在磁力攪拌的條件下，直至形成一個(gè)穩(wěn)定透明的溶液。
[0030]第二步、再將含0.5mmol的MnCl2溶液滴加到上述溶液中，在磁力攪拌的條件下直至形成一個(gè)穩(wěn)定的懸濁液。
[0031]第三步，再將上述懸濁液轉(zhuǎn)入帶有容量為60mL聚四氟乙烯的內(nèi)膽的高壓反應(yīng)中爸，再加水至80%,后密封后放入烘箱中，設(shè)置一定的反應(yīng)時(shí)間為36h和反應(yīng)溫度為140°C。
[0032]第四步，待高壓反應(yīng)釜自然冷卻后，將釜中的沉淀物離心分離，并洗滌數(shù)次，后放在60°C的烘箱中干燥4小時(shí)，即可得到產(chǎn)物。
[0033]實(shí)施例3摻雜Co2+的SnO2納米晶的水熱法制備
[0034]第一步、現(xiàn)將含有4mmol的SnCl45H20溶液中滴加到含有30mmol的NaOH溶液中，在磁力攪拌的條件下，直至形成一個(gè)穩(wěn)定透明的溶液。
[0035]第二步、再將含0.4mmol的CoCl2溶液滴加到上述溶液中，在磁力攪拌的條件下直至形成一個(gè)穩(wěn)定的懸濁液。
[0036]第三步，再將上述懸濁液轉(zhuǎn)入帶有容量為60mL聚四氟乙烯的內(nèi)膽的高壓反應(yīng)中爸，再加水至80%,后密封后放入烘箱中，設(shè)置一定的反應(yīng)時(shí)間為24h和反應(yīng)溫度為170°C。
[0037]第四步，待高壓反應(yīng)釜自然冷卻后，將釜中的沉淀物離心分離，并洗滌數(shù)次，后放在60°C的烘箱中干燥5小時(shí)，即可得到產(chǎn)物。
[0038]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種一步水熱法直接合成摻雜Mn+的Sn02納米晶的方法，其特征在于:所述方法的具體步驟如下: (1)分別稱取Sn4+鹽、Mn+鹽和NaOH，并分別用蒸餾水溶解； (2)在磁力攪拌的條件下，將Sn4+鹽溶液慢慢滴加到NaOH溶液中，形成一個(gè)穩(wěn)定透明的溶液；再將Mn+鹽溶液滴加到上述溶液中，形成一個(gè)穩(wěn)定的懸濁液； (3)將上述懸濁液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯的內(nèi)膽的高壓反應(yīng)中釜，加入蒸餾水，然后密封后放入電熱烘箱中，在140-200°C下，反應(yīng)12-36h ； (4)反應(yīng)結(jié)束后，等高壓反應(yīng)釜自然冷卻后，再打開反應(yīng)釜，將聚四氟乙烯容器中的沉淀物取出進(jìn)行分離，并分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌，將沉淀物放在60°C真空干燥箱中干燥4-6小時(shí)，得到產(chǎn)物。
2.如權(quán)利要求1所述的一步水熱法直接合成摻雜Mn+的Sn02納米晶的方法，其特征在于:步驟(1)中，所述的Sn4+鹽為SnCl45H20。
3.如權(quán)利要求1所述的一步水熱法直接合成摻雜Mn+的Sn02納米晶的方法，其特征在于:步驟(1)中，所述的 Mn+鹽為 ZnCl2、CuCl2、MnCl2、CdCl2 或(:0(:12 中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的一步水熱法直接合成摻雜Mn+的Sn02納米晶的方法，其特征在于:步驟(1)中，Sn4+鹽、Mn+鹽和NaOH的摩爾比為3-5:0.3-0.5:20_35。
5.如權(quán)利要求1所述的一步水熱法直接合成摻雜Mn+的Sn02納米晶的方法，其特征在于:步驟⑶中，在200°C下，反應(yīng)36h。
【文檔編號】B82Y30/00GK104402042SQ201410566505
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】李子榮, 鄭勝彪 申請人:安徽科技學(xué)院