CN105271374A - 一种具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法,具体步骤为:取14mL乙醇和2mL水置于反应容器中,再加入0.1mL质量浓度为37%的盐酸溶液并搅拌混合均匀,在搅拌的条件下加入0.7g?SnCl2·2H2O,搅拌混合均匀后超声得到反应前驱液;将反应前驱液置于水热反应釜中,其中水热反应釜的填充比为60%-80%,然后于180-200℃水热反应12-24h,冷却至室温后离心得沉淀,将沉淀于60-80℃干燥6-12h得到由10-20nm的纳米棒组成的具有定向连接微结构,且分级结构尺寸为0.5-1μm的二氧化锡微球。本方法制备方法简单,重复率高,所制得的二氧化锡微球尺寸均一、结晶度高。特别所制备的二氧化锡微球具有定向连接的微观结构,可以极大地提高电子在材料中的迁移率,在光电和光催化方面有重要的应用价值。

Description

一种具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法
技术领域
本发明属于无机功能材料的合成技术领域,具体涉及一种具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法。
背景技术
二氧化锡是一种重要的宽禁带n型半导体材料,其能带为高能带Eg=3.6eV(T=300K),激子束缚能为130mev,激子波尔半径约为27nm,是一种重要的功能材料。二氧化锡因其自身的特殊性能,例如高的比表面积,稳定的化学性质,较强的耐腐蚀性,被广泛用于太阳能电池、气敏元件、储氢材料、催化材料和超级电容器等多个领域。二氧化锡的形貌和尺寸与他们的性能密切相关,比表面积较大、结构均一且尺寸分布均匀的的材料是人们青睐研究的对象。而报道合成出的二氧化锡纳米晶形貌有:纳米线、纳米棒、纳米带、海胆状的球以及介孔结构等。从晶体学方面研究,晶体的晶格定向连接,有利于电子的传输,在用于光学材料和电子器件方面,能极大提高其效率。我国生产二氧化锡历史悠久,现如今制备不同形貌的二氧化锡,方法众多,然而许多合成方法都存在缺陷。获得好的形貌和高产率、高质量的纳米二氧化锡材料,仍然是材料领域面临的一个挑战。水热法简单易行,是常用方法之一。公开号为CN103864139A的专利公开了一种三维分层多级花状二氧化锡微球的制备方法,该方法通过尿素控制二氧化锡的生长,得到的花状二氧化锡具有比表面积高的特性。公开号为CN102674439A专利公开了一种二氧化锡多孔微球的制备方法,制备的二氧化锡具有结构均一、分散性好且比表面积高的特性。目前制备二氧化锡微球的方法仅仅是从外部结构提高比表面积着手,而没有针对多级结构的微观结构进行改进,因此,总体性能仍然有待进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单且重复率高的具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法,该方法制得的二氧化锡微球不仅具有高的比表面积,而且制备的二氧化锡具有定向连接初级单元,初级纳米晶体通过定向连接形成了多级的结构。纳米晶体间定向组装是的相邻晶体具有一致的晶格取向,极大提高了电子的传输效率。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案,一种具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法,其特征在于具体步骤为:取14mL乙醇和2mL水置于反应容器中,再加入0.1mL质量浓度为37%的盐酸溶液并搅拌混合均匀,在搅拌的条件下加入0.7gSnCl2·2H2O,搅拌混合均匀后超声得到反应前驱液;将反应前驱液置于水热反应釜中,其中水热反应釜的填充比为60%-80%,然后于180-200℃水热反应12-24h,冷却至室温后离心得沉淀,将沉淀于60-80℃干燥6-12h得到具有定向连接微结构二氧化锡微球。
进一步限定,所述的二氧化锡微球是由定向连接的长度分布在10-20nm的纳米棒组成的具有分级结构且粒径为0.5-1μm的二氧化锡微球。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:本发明在浓盐酸创造的酸性环境中通过调节盐酸的酸度来控制晶体的生长和合成;水热反应的时间能够调节晶体的形貌及尺寸。本方法制备方法简单,重复率高,所制得的二氧化锡微球尺寸均一、结晶度高。特别微球具有定向连接的微观结构,可以极大地提高电子在材料中的迁移率,在光电和光催化方面有重要的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的二氧化锡微球的SEM和TEM图,其中(a)为SnO2的SEM图,(b)为SnO2的TEM图,由图1中的(a)和(b)可知SnO2微球的粒径在0.5-1μm。
图2为本发明实施例1制得的二氧化锡微球的TEM图,由图(a)可以观察到SnO2微球是由纳米棒堆积而成的实心球,由图(b)高倍透射电镜可以观察到,组成SnO2微球的纳米棒长度分布在10-20nm,由插图中的电子选区衍射图可以观察到SnO2结晶度高,由图(c)可以观察到SnO2微球的晶格条纹方向一致,由此推断,SnO2内部结晶的纳米棒是定向连接的,由图(d)相邻晶粒间具有一致的晶格取向,进一步证明这些纳米棒通过定向连接组装形成。
图3为本发明实施例1制得的二氧化锡微球的XRD图,通过比对SnO2的标准图谱可知实施例1制得的SnO2的XRD图谱与SnO2的标准图谱一致,在2θ为26.578°,33.875°,33.949°,51.751°,54.757°,57.834°,61.889°,65.963°,71.276°和78.688°观察到有峰,分别对应SnO2的(110),(101),(200),(211),(220),(002),(310),(301),(202)和(321)晶面。同时峰型尖锐证实具有较高的结晶度。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明,但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
取14mL乙醇和2mL水置于反应容器中,再加入0.1mL质量浓度为37%的盐酸溶液并搅拌混合均匀,在搅拌的条件下加入0.7gSnCl2·2H2O,搅拌混合均匀后超声得到反应前驱液;将反应前驱液置于水热反应釜中,其中水热反应釜的填充比为70%,然后于200℃水热反应16h,冷却至室温后离心得沉淀,将沉淀于60℃干燥6h得到具有定向连接微结构二氧化锡微球。将制得的二氧化锡微球分别进行SEM测试、TEM测试和XRD测试。
实施例2
取14mL乙醇和2mL水置于反应容器中,再加入0.1mL质量浓度为37%的盐酸溶液并搅拌混合均匀,在搅拌的条件下加入0.7gSnCl2·2H2O,搅拌混合均匀后超声得到反应前驱液;将反应前驱液置于水热反应釜中,其中水热反应釜的填充比为60%,然后于180℃水热反应24h,冷却至室温后离心得沉淀,将沉淀于80℃干燥6h得到具有定向连接微结构二氧化锡微球。
实施例3
取14mL乙醇和2mL水置于反应容器中,再加入0.1mL质量浓度为37%的盐酸溶液并搅拌混合均匀,在搅拌的条件下加入0.7gSnCl2·2H2O,搅拌混合均匀后超声得到反应前驱液;将反应前驱液置于水热反应釜中,其中水热反应釜的填充比为80%,然后于200℃水热反应12h,冷却至室温后离心得沉淀,将沉淀于60℃干燥12h得到具有定向连接微结构二氧化锡微球。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明原理的范围下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法,其特征在于具体步骤为:取14mL乙醇和2mL水置于反应容器中,再加入0.1mL质量浓度为37%的盐酸溶液并搅拌混合均匀,在搅拌的条件下加入0.7gSnCl2·2H2O,搅拌混合均匀后超声得到反应前驱液;将反应前驱液置于水热反应釜中,其中水热反应釜的填充比为60%-80%,然后于180-200℃水热反应12-24h,冷却至室温后离心得沉淀,将沉淀于60-80℃干燥6-12h得到具有定向连接微结构二氧化锡微球。
2.根据权利要求1所述的具有定向连接微结构二氧化锡微球的制备方法,其特征在于:所述的二氧化锡微球是由定向连接的长度分布在10-20nm的纳米棒组成的具有分级结构且粒径为0.5-1μm的二氧化锡微球。
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