由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法

摘要

本发明涉及二氧化锡的制备，具体为一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：（1）、将3～4g四氯化锡溶于50～55ml乙醇中，充分溶解后，加入1～2g对苯二甲酸，然后加入氢氟酸或盐酸或甲酸或乙酸，继续搅拌使其充分混合；（2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应12～14h；（3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。上述方法制备过程简单，操作方便，工艺参数易控制；由纳米碎片自组装的球形二氧化锡，其粒度均匀，高度分散，可用于低浓度挥发性有机物的气敏检测。

权利要求

1.一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、将3～4g四氯化锡溶于50～55mL乙醇中，充分溶解后，加入1～2g对苯二甲酸，然后加入氢氟酸或盐酸或甲酸或乙酸，继续搅拌使其充分混合；

（2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应12～14h；

（3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品；

其步骤（1）中，加入0.20～0.50mL浓度为40%的氢氟酸；或者2mL浓度为36～38%的盐酸；或者2mL浓度为88%的甲酸；或者2mL浓度为99.8%的乙酸。

说明书

由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及二氧化锡的制备，具体为一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法。

背景技术

[0002] 二氧化锡是一种重要的无机材料，也是一种具有应用前景的半导体材料，广泛应用于制陶工业、光催化、光电催化及气敏传感等领域。

[0003] 我国生产二氧化锡已有较长历史，均采用传统的硝酸法生产工艺。即将锡溶于硝酸，生成偏锡酸，经多次水洗、干燥、煅烧、粉碎，得到黄色的二氧化锡，该法硝酸消耗大，环境污染严重，锡消耗高，产品纯度低，色泽达不到高档用品要求。因此，二氧化锡仍要依赖进口。

[0004] 目前，形貌不同的纳米氧化锡的制备引起广泛关注，成为研究热点。主要方法有液相法和气相法两大类。常用的方法有电弧气化合成法，低温等离子化学法，溶胶-凝胶法，水热法，共沉淀法等。现有的制备方法存在操作复杂、成本高、能耗大等问题，有的方法需要添加表面活性剂等，有的方法二氧化锡的形貌难于控制等。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种过程简单、操作方便、易于形貌调控的制备方法，即用于制备由纳米碎片自组装成球形二氧化锡的制备方法。

[0006] 本发明是采用如下技术方案实现的：

[0007] 一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：

[0008] （1）、将3～4g四氯化锡溶于50～55ml乙醇中，充分溶解后，加入1～2g对苯二甲酸，然后加入氢氟酸或盐酸或甲酸或乙酸，继续搅拌使其充分混合；

[0009] （2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应12～14h；

[0010] （3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。

[0011] 经过优选，步骤（1）中，加入浓度为0.20～0.50ml浓度为40%的氢氟酸；或者2ml浓度为99.8%的乙酸；或者2ml浓度为88%的甲酸；或者2ml浓度为36～38%的盐酸。

[0012] 在上述条件下，采用规定的原料种类，合理的原料配比，严格确定优化的反应温度和时间。锡前驱体盐和对苯二甲酸在乙醇溶剂中充分溶解后，加入一定量酸，各物质通过协同作用，生成纳米碎片，进而纳米碎片自组装长大成球形二氧化锡。反应中，优选加入氢氟酸、盐酸、甲酸或乙酸中的一种，加入的酸既抑制了錫盐水解，也加速了反应速率，进而加速了成核；各物质的比例，即锡前驱体盐、对苯二甲酸、溶剂以及酸的浓度和用量，均是生成完美纳米碎片组装球形二氧化锡的关键。

[0013] 上述方法中的原料配比、实验温度和时间等参数均是申请人经过了长期摸索和大量实验，得到球形的纳米二氧化锡的所需特定参数，后续处理保证了本产品的纯度。

[0014] 合成的球形二氧化锡可用于检测低浓度挥发性有机物。由本发明的球形二氧化锡制备的传感器用于甲醇，乙醇，甲醛，乙醛，丙酮，三乙胺，二甲胺和三甲胺挥发性气体的检测，其中对三乙胺有较高的选择性，并且效果显著，其次是二甲胺和乙醇等（图3）。并且，在160℃对不同浓度的三乙胺进一步分析，结果球形二氧化锡对低浓度1ppm，10ppm，30ppm及
50ppm挥发性三乙胺的响应值分别为5、30、55和77，具有操作温度低，灵敏度高，响应恢复快的优点。

[0015] 进一步对本方法制备的球形二氧化锡进行表征分析。X射线衍射谱图（图1）可以提供物质的结构信息，由图1分析可知，得到的为二氧化锡，其纯度高，无其他杂质存在。扫描电镜可以提供物质的微观形貌，由电镜照片（图2）观测可知，合成的二氧化锡形貌为球形，并且粒度均匀，高度分散；高分辨扫描电镜图（图2中插入图）表明，制备的球形二氧化锡是由纳米小碎片组成。制备的球形二氧化锡对不同有机挥发性物质的响应差异（图3）表明，本发明制备的产品对三乙胺有较高的选择性。

[0016] 本发明设计合理，上述方法制备过程简单，操作方便，工艺参数易控制，成本低；由纳米碎片自组装的球形二氧化锡，其粒度均匀，高度分散，可用于低浓度挥发性有机物的气敏检测，有利于工业化制备及应用。

附图说明

[0017] 图1是本发明方法制备的二氧化锡的X射线衍射图。

[0018] 图2是本发明方法制备的二氧化锡的扫描电镜图，其中，插入图是放大的二氧化锡球的扫描电镜图。

[0019] 图3是本发明方法制备的球形二氧化锡对不同气体响应的选择性图。

具体实施方式

[0020] 下面对本发明的具体实施例进行详细说明。

[0021] 实施例1

[0022] 一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：

[0023] （1）、将3g四氯化锡溶于50ml乙醇中，充分溶解后，加入1.5g对苯二甲酸，然后加入0.20～0.30ml浓度为40%的氢氟酸，继续搅拌30min使其充分混合；

[0024] （2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应13h；

[0025] （3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。

[0026] 实施例2

[0027] 一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：

[0028] （1）、将3.8g四氯化锡溶于50ml乙醇中，充分溶解后，加入1.2g对苯二甲酸，然后加入0.30～0.50ml浓度为40%的氢氟酸，继续搅拌30min使其充分混合；

[0029] （2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应13h；

[0030] （3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。

[0031] 实施例3

[0032] 一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：

[0033] （1）、将3.5g四氯化锡溶于55ml乙醇中，充分溶解后，加入2g对苯二甲酸，然后加入2ml浓度为99.8%的乙酸，继续搅拌30min使其充分混合；

[0034] （2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应12h；

[0035] （3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。

[0036] 实施例4

[0037] 一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：

[0038] （1）、将4g四氯化锡溶于52ml乙醇中，充分溶解后，加入1g对苯二甲酸，然后加入2ml浓度为88%的甲酸，继续搅拌30min使其充分混合；

[0039] （2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应14h；

[0040] （3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。

[0041] 实施例5

[0042] 一种由纳米碎片自组装球形二氧化锡的制备方法，包括如下步骤：

[0043] （1）、将3g四氯化锡溶于53ml乙醇中，充分溶解后，加入1.8g对苯二甲酸，然后加入2ml浓度为36～38%的盐酸，继续搅拌30min使其充分混合；

[0044] （2）、将步骤（1）中得到的混合溶液转移入反应釜，在220℃恒温反应12h；

[0045] （3）、反应釜冷却后，取出样品，经离心、洗涤和干燥处理后，即得到产品。