CN105036180A - 一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法。首先，采用一步水热法，在碱性条件下得到纳米氧化锡基底材料；然后，将氧化锌晶种液与纳米氧化锡混合，使晶种负载于氧化锡基底材料上；最后，采用水热法在晶种上生长纳米氧化锌，即可得到氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料。本发明将晶种生长法与水热法相结合，所制备的氧化锡/氧化锌纳米材料具有花状形貌，该复合材料可广泛应用于气体传感、光催化、电池等领域。

Description

一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法。
背景技术
半导体金属氧化物纳米材料的性能优异，被广泛应用于传感、催化、光电等领域。其中，n型半导体材料氧化锡SnO2和氧化锌ZnO具有较宽的禁带宽度、较高的气体敏感性和较好的光学性能，备受科学家们的关注。因此，人们便将研究热点落在了氧化锡/氧化锌复合材料上，希望通过复合能充分发挥两种材料的优异性能，并在某些方面显示出比单一材料更为优越的性质。
目前，大部分氧化锡/氧化锌复合材料都是通过共沉淀法、静电纺丝法、球磨法、高温喷涂法等制备的，仅仅为将两种物质简单地混合在一起，氧化锡和氧化锌之间的接触界面并不牢固。因此，发明一种氧化锡/氧化锌复合材料且两者紧密结合的合成方法非常重要。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法，采用晶种生长法与水热法相结合，在氧化锡基底材料上生长氧化锌，从而得到具有花状形貌的氧化锡/氧化锌纳米复合材料。
一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1)纳米氧化锡SnO2基底材料的制备：将二水合二氯化锡SnCl2·2H2O水溶液与氢氧化钠NaOH水溶液混合，使三者摩尔比SnCl2·2H2O:NaOH:H2O=1:3-5:1250-1750，搅拌得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于160℃在烘箱中水热反应12-18小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到纳米氧化锡SnO2基底材料；
(2)氧化锌晶种的负载：配制浓度为0.005-0.02mol/L的二水合乙酸锌Zn(CH3COO)2·2H2O的乙醇溶液或六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O的乙醇溶液作为氧化锌晶种液；将晶种液滴加入纳米SnO2基底材料并充分研磨，使其混合均匀后干燥，并重复多次，摩尔比Zn(CH3COO)2·2H2O:SnO2或Zn(NO3)2·6H2O:SnO2=1:20-50，使氧化锌晶种负载于氧化锡基底材料上；
(3)氧化锡/氧化锌纳米复合材料的制备：将六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O水溶液与六次甲基四胺HMT混合，使三者摩尔比Zn(NO3)2·6H2O:HMT:H2O=1:1:1500-2500，搅拌得到均匀澄清前驱液；将负载了氧化锌晶种的氧化锡基底材料置于聚四氟乙烯水热釜中，加入上述前驱液并搅拌，于95-105℃在烘箱中水热反应3-6小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥即得到氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料。
氧化锌晶种液为二水合乙酸锌Zn(CH3COO)2·2H2O或六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O的乙醇溶液。
采用六次甲基四胺HMT来调节溶液的碱度。
采用晶种生长法与水热法相结合，在氧化锡基底材料上生长氧化锌，从而得到具有花状形貌的氧化锡/氧化锌纳米复合材料。
本发明将晶种生长法与水热法相结合，所制备的氧化锡/氧化锌纳米材料具有花状形貌，该复合材料可广泛应用于气体传感、光催化、电池等领域。
附图说明
图1为本发明实施例1合成的氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的扫描电镜图。
图2为本发明实施例2合成的氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的扫描电镜图。
图3为本发明实施例3合成的氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的透射电镜图。
具体实施方式
本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例1：
(1)纳米氧化锡SnO2基底材料的制备：将1.785gSnCl2·2H2O溶解于170g水和45ml0.8MNaOH混合体系中，35℃搅拌0.5小时得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于160℃在烘箱中水热反应15小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到纳米氧化锡SnO2基底材料。
(2)氧化锌晶种的负载：将0.011gZn(CH3COO)2·2H2O溶解于10ml无水乙醇中，35℃搅拌0.5小时得到氧化锌晶种液；取0.025g纳米SnO2基底材料置于玛瑙研钵，滴0.1ml氧化锌晶种液并充分研磨，使其混合均匀后干燥，并重复十次，使氧化锌晶种负载于氧化锡基底材料上；
(3)氧化锡/氧化锌纳米复合材料的制备：将0.263gZn(NO3)2·6H2O与0.124gHMT溶解于35g水，搅拌得到均匀澄清前驱液；将负载了氧化锌晶种的氧化锡基底材料置于聚四氟乙烯水热釜中，加入上述前驱液并搅拌，于95℃在烘箱中水热反应3小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥即得到氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料。图1为该复合材料的扫描电镜照片。
实施例2：
(1)纳米氧化锡SnO2基底材料的制备：将1.785gSnCl2·2H2O溶解于210g水和35ml0.8MNaOH混合体系中，35℃搅拌0.5小时得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于160℃在烘箱中水热反应18小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到纳米氧化锡SnO2基底材料。
(2)氧化锌晶种的负载：将0.06gZn(NO3)2·6H2O与溶解于10ml无水乙醇中，35℃搅拌0.5小时得到氧化锌晶种液；取0.025g纳米SnO2基底材料置于玛瑙研钵，滴0.1ml氧化锌晶种液并充分研磨，使其混合均匀后干燥，并重复四次，使氧化锌晶种负载于氧化锡基底材料上；
(3)氧化锡/氧化锌纳米复合材料的制备：将0.263gZn(NO3)2·6H2O与0.124gHMT溶解于30g水，搅拌得到均匀澄清前驱液；将负载了氧化锌晶种的氧化锡基底材料置于聚四氟乙烯水热釜中，加入上述前驱液并搅拌，于100℃在烘箱中水热反应6小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥即得到氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料。图2为该复合材料的扫描电镜照片。
实施例3：
(1)纳米氧化锡SnO2基底材料的制备：将1.785gSnCl2·2H2O溶解于147g水和40ml0.8MNaOH混合体系中，35℃搅拌0.5小时得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于160℃在烘箱中水热反应12小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到纳米氧化锡SnO2基底材料。
(2)氧化锌晶种的负载：将0.022gZn(CH3COO)2·2H2O溶解于10ml无水乙醇中，35℃搅拌0.5小时得到氧化锌晶种液；取0.025g纳米SnO2基底材料置于玛瑙研钵，滴0.1ml氧化锌晶种液并充分研磨，使其混合均匀后干燥，并重复四次，使氧化锌晶种负载于氧化锡基底材料上；
(3)氧化锡/氧化锌纳米复合材料的制备：将0.263gZn(NO3)2·6H2O与0.124gHMT溶解于25g水，搅拌得到均匀澄清前驱液；将负载了氧化锌晶种的氧化锡基底材料置于聚四氟乙烯水热釜中，加入上述前驱液并搅拌，于105℃在烘箱中水热反应3小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥即得到氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料。图3为该复合材料的透射电镜照片。

Claims (4)

1.一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1)纳米氧化锡SnO2基底材料的制备：将二水合二氯化锡SnCl2·2H2O水溶液与氢氧化钠NaOH水溶液混合，使三者摩尔比SnCl2·2H2O:NaOH:H2O=1:3-5:1250-1750，搅拌得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于160℃在烘箱中水热反应12-18小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到纳米氧化锡SnO2基底材料；
(2)氧化锌晶种的负载：配制浓度为0.005-0.02mol/L的二水合乙酸锌Zn(CH3COO)2·2H2O的乙醇溶液或六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O的乙醇溶液作为氧化锌晶种液；将晶种液滴加入纳米SnO2基底材料并充分研磨，使其混合均匀后干燥，并重复多次，摩尔比Zn(CH3COO)2·2H2O:SnO2或Zn(NO3)2·6H2O:SnO2=1:20-50，使氧化锌晶种负载于氧化锡基底材料上；
(3)氧化锡/氧化锌纳米复合材料的制备：将六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O水溶液与六次甲基四胺HMT混合，使三者摩尔比Zn(NO3)2·6H2O:HMT:H2O=1:1:1500-2500，搅拌得到均匀澄清前驱液；将负载了氧化锌晶种的氧化锡基底材料置于聚四氟乙烯水热釜中，加入上述前驱液并搅拌，于95-105℃在烘箱中水热反应3-6小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥即得到氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法，其特征在于，氧化锌晶种液为二水合乙酸锌Zn(CH3COO)2·2H2O或六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O的乙醇溶液。
3.根据权利要求1所述的一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法，其特征在于，采用六次甲基四胺HMT来调节溶液的碱度。
4.根据权利要求1所述的一种氧化锡/氧化锌纳米花状复合材料的制备方法，其特征在于，采用晶种生长法与水热法相结合，在氧化锡基底材料上生长氧化锌，从而得到具有花状形貌的氧化锡/氧化锌纳米复合材料。
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