專利名稱：四棱柱形氧化錫納米線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化錫納米線的制備方法，特別是一種四棱柱形氧化錫納米線的 制備方法。
背景技術(shù)：
氧化錫作為一種重要的無機材料，在電子、陶瓷、化工等領(lǐng)域有著重要的地位。 納米氧化錫指晶粒尺寸在100nm以內(nèi)的氧化錫產(chǎn)品。在制備氣敏元件時， 一方面， 元件的靈敏度隨著晶粒尺寸的減小，比表面積的增大而提高，因此工業(yè)上使用納米級 的氧化錫粉體代替微米級的氧化錫制備氣敏元件。另一方面，材料微觀形貌的變化對 氧化錫納米材料的氣體靈敏度具有顯著的影響，特別是使用有利于電子傳輸?shù)囊痪S納 米材料，既可以提高氧化錫納米材料的靈敏度，也可以改善其長期穩(wěn)定性。 一維氧化 錫納米材料的制備方法己有較多的文獻(xiàn)報道，具體有以下幾種方法-
1. 物理方法JunqingHu和ChongwuZhou等分別以Sn02為靶材，采用激光燒 蝕法制備了納米帶和納米線。(Adv. Funct. Mater. 13 (2003) 493-496， Adv. Mater. 15 (2003) 1754-1757); S. T. Lee和Q. Wan等分別以Sn為原料，采用熱蒸發(fā)法制備氧化 錫納米帶和納米線。(J. Phys. Chem. B 106 (2002), 3823-3826， Nanotechnology 15 (2004) 1682-1684) 。 Hui Huang等用等離子體處理磁控濺射于襯底上的氧化錫薄膜，發(fā)現(xiàn) 經(jīng)過等離子體處理過的氧化錫2D薄膜生長為一維氧化錫陣列(Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 163123) 。 Su-Yuan Xie等以SnH4為原料，采用輝光放電制備了 Sn02納米針
(Chem. Co腿un. 2004， 1766-1767)。
2. 化學(xué)方法D.F. Zhang等利用反相微乳液體系在水熱條件下制備了一維氧化錫 (Adv. Mater. 15 (2003) 1022-1025， Phy. Chem. Chem. Phys. 8 (2006) 4874-4880);
Y. L. Wang和X. C. Jiang等PVP輔助回流的方法制備了氧化錫納米線(J. Am. Chem. Soc. 125 (2003) 16176-16177， J. Mater. Chem. 14 (2004) 695)。
采用CVD，濺射等物理方法具有設(shè)備昂貴，投資大等缺點；而反相微乳液體系
和PVP輔助回流等方法中大量使用了有機物，成本高，產(chǎn)物純度低等缺點。雖然 Edward T Samulski和Gao Lian分別在水熱條件下利用醇水體系制備了氧化錫納米棒(J. AM. CHEM. SOC. 126 (2004) 5972-5973， Chemical Physics Letters 398 (2004) 201-206)，但其使用SnCLt作為錫源，產(chǎn)物中Cl'離子難以去除，而且Cl'離子少量的 存在對材料的燒結(jié)和氣敏性能都有較大的影響，如對部件產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用，在燒
結(jié)制備陶瓷時cr離子的存在嚴(yán)重影響材料的致密化，在氣敏材料中降低氣體靈敏度。
因此用SnCl4作為錫源并不是一種很好的方法，而且目前還沒有關(guān)于醇水體系中獲得 應(yīng)用前景更為廣泛的氧化錫納米線的報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種四棱柱形氧化錫納米線的制備方法。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種四棱柱形氧化錫納米線的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為
a. 在劇烈攪拌下，將Na2SnOy4H2O加入到濃度為0.1 0.3 mol/L的氫氧化納水 溶液中，配制成澄清透明的反應(yīng)溶液；并控制反應(yīng)溶液中Na2Sn03的濃度為 0.06 0.08 mol/L;
b. 按無水乙醇反應(yīng)溶液=0.25 0.75: 1的體積比，將無水乙醇加入到上述的反 應(yīng)溶液中，得白色渾濁溶液；然后將該得白色渾濁溶液在180 300 'C下反應(yīng) 24 72小時；然后冷卻至室溫；最后經(jīng)過濾、水洗和醇洗、烘干，得棱柱形 氧化錫納米線。
上述的氫氧化鈉的濃度為0.18 mol/L; Na2Sn03的濃度為0.07mol/L;無水乙醇與 反應(yīng)溶液的體積比為l: 1;反應(yīng)溫度為285'C;反應(yīng)時間為24 h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所制備的氧化錫納米線的特點為
a. 所制備的納米粉體為四棱柱形氧化錫單晶納米線，產(chǎn)物形貌均一，其中氧化錫納 米線直徑在 80nm，長度 2.5pm，為典型的金紅石結(jié)構(gòu)。
b. 制備工藝簡單，除無水乙醇外，不使用其他有機溶劑，成本低，不會對環(huán)境造成 污染。
c. 以Na2SnOHH20為錫源，不引入其他雜質(zhì)離子，產(chǎn)物純度高。
d. 產(chǎn)物無須進(jìn)行熱處理，降低了成本，縮短了制備周期，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。
圖1為本發(fā)明方法制備的四棱柱形氧化錫納米線的X-射線衍射。所有的衍射峰均
為氧化錫的特征峰。
圖2為本發(fā)明實施例一中制備的四棱柱形氧化錫納米線的掃描電鏡圖。
圖3為本發(fā)明實施例一中制備的四棱柱形氧化錫納米線的透射電鏡圖和電子衍射圖。
圖4為本發(fā)明實施例二中制備的四棱柱形氧化錫納米線的透射電鏡圖。 圖5為實施例三中制備的四棱柱形氧化錫納米線的透射電鏡圖。
具體實施例方式
實施例一原料為Na2Sn03'4H20， NaOH和無水乙醇
a. 稱取0.28 g氫氧化鈉將其溶于20 mL的去離子水溶液中，攪拌5 min使其充分溶 解。
b. 將0.43 gNa2Sn(V4H20溶于上述堿性水溶液后充分?jǐn)嚢琛?br>
c. 加入20mL無水乙醇得白色渾濁液體，攪拌30min。
d. 將攪拌后的混合溶液，轉(zhuǎn)移至50mL反應(yīng)釜中，密封，置于285 。C烘箱中，保溫 24小時。
e. 待反應(yīng)釜自然冷卻后，將所得到的沉淀物用去離子水洗滌和無水乙醇各洗滌5次， 置于60 'C的真空干燥箱內(nèi)干燥，得灰白色產(chǎn)物為四棱柱形氧化錫納米線。 所得產(chǎn)物經(jīng)X-射線衍射、低倍和高倍的掃描電鏡掃描以及透射電鏡圖和電子衍
射。參見圖l，圖1中的所有的衍射峰均為氧化錫的特征峰。參見圖2，表明產(chǎn)物為 四楞柱形氧化錫納米線，產(chǎn)物形貌均一。參見圖3，產(chǎn)物為單晶結(jié)構(gòu)。
實施例二本實施例與實施例一基本相同，所不同的是d步驟中的烘箱溫度改 為200 °C，保溫48小時。所得產(chǎn)物為灰白色氧化錫納米棒。產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)參見圖4。
實施例三具體步驟為
a. 將0.43 g Na2SnOy4H20溶于20 mL的去離子水溶液中，攪拌5 min使其充分溶解。
b. 加入20mL無水乙醇得白色渾濁液體，攪拌30min。
c. 將攪拌后的混合溶液，轉(zhuǎn)移至50mL反應(yīng)釜中，密封，置于285 'C烘箱中，保溫 24小時。
a.待反應(yīng)釜自然冷卻后，將所得到的沉淀物用去離子水洗滌和無水乙醇各洗滌5次,
置于60 'C的真空干燥箱內(nèi)干燥，所得灰白色產(chǎn)物為無規(guī)則顆粒。 所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)參見圖5。
權(quán)利要求
1、一種四棱柱形氧化錫納米線的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為a.在劇烈攪拌下，將Na2SnO3·4H2O加入到濃度為0.1～0.3mol/L的氫氧化納水溶液中，配制成澄清透明的反應(yīng)溶液；并控制反應(yīng)溶液中Na2SnO3的濃度為0.06～0.08mol/L；b.按無水乙醇∶反應(yīng)溶液＝0.25～0.75∶1的體積比，將無水乙醇加入到上述的反應(yīng)溶液中，得白色渾濁溶液；然后將該得白色渾濁溶液在180～300℃下反應(yīng)24～72小時；然后冷卻至室溫；最后經(jīng)過濾、水洗和醇洗、烘干，得棱柱形氧化錫納米線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求書1中的四棱柱形氧化錫納米線的制備方法，其特征在于氫氧化鈉 的濃度為0.18 mol/L; Na2Sn03的濃度為0.07mol/L;無水乙醇與反應(yīng)溶液的體積 比為h 1;反應(yīng)溫度為285'C;反應(yīng)時間為24h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種四棱柱形氧化錫納米線的制備方法，該方法以Na<sub>2</sub>SnO<sub>3</sub>·4H<sub>2</sub>O為錫源，無水乙醇-去離子水混合溶液為反應(yīng)溶劑，以氫氧化鈉為pH值控制劑，在180～300℃下反應(yīng)24～72小時即可得到四棱柱形氧化錫納米線。所制備的氧化錫納米線為四棱柱形單晶結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物形貌均一，氧化錫納米線直徑在～80nm，長度～2.5μm，為典型的金紅石結(jié)構(gòu)。特點在于以Na<sub>2</sub>SnO<sub>3</sub>·4H<sub>2</sub>O為錫源，不引入其他雜質(zhì)離子，產(chǎn)物純度高；產(chǎn)物無須進(jìn)行熱處理，降低了成本，縮短了制備周期，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。
文檔編號C01G19/02GK101172644SQ20071004710
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者徐甲強, 潘慶誼, 秦利鵬, 董曉雯 申請人:上海大學(xué)