二氧化锡纳米粉体制备与表征
多孔纳米SiO_2微粉的制备与表征
多孔纳米SiO2微粉的制备与表征许珂敬 杨新春 段贤峰 宋志涛 王现波(淄博学院材料系,淄博 255091) 摘 要 多孔状纳米S iO2微粉的制备是以水玻璃和盐酸为原料,添加适宜的稳定剂(非离子表面活性剂)在适宜的pH值和温度下沉淀合成。
要得到性能优良的S iO2纳米微粉,最佳工艺的研究尤其重要。
用BD L2B型电位仪、BET、EP M A2电子探针及DT A2TG A等手段对其性能进行了表征,结果表明,制得的S iO2超细微粉,颗粒呈多孔状,具有巨大的比表面积,高达1000m2/g以上,孔径为25∼左右。
粒度分布均匀,粒度可达纳米级,这种粉末具有特殊的性能。
关键词 化学沉淀法 S iO2微粉 ξ-电位 工艺条件1 引言纳米SiO2粉末是一种新型轻质纳米多孔材料,它具有密度低,比表面高,孔洞率高等特点,可应用于橡胶、农药、造纸、油墨、塑料加工等行业[1,2],因而近年来引起了广大科技工作者的关注。
近年来对溶胶-凝胶法制备SiO2微粉(或凝胶薄膜)的研究较多,但成本高,比表面较低(550m2/g)。
化学沉淀法是制备氧化锆粉末的传统方法,将其应用于制备SiO2微粉,只要控制适宜的沉淀条件,采用减小团聚有效干燥方法—微波干燥[3],可以制得高性能的SiO2微粉。
本研究致力于合成工艺的研究,基于静电—位阻效应再加上选择适宜的合成浓度及热处理温度等,可使化学沉淀法较完善地应用于制备SiO2微粉。
2 实验211 制备流程以水玻璃(模数为313)和盐酸为原料,在超级水浴中将温度控制在50℃左右进行沉淀反应,在适宜的pH值下加入5wt%的非离子表面活性剂P[4,5],这样得到的沉淀物用离心法洗涤,以去掉其中的C12离子,在微波炉中干燥20分钟左右,最后在马弗炉中以适宜的温度(470～500℃)热处理1h,得到最终产品。
制备流程见图1。
图1 SiO2粉末的制备流程212 性能测试采用BD L2B型表面电位粒径仪测定胶粒的ξ2电位,PHS23D型酸度计测定相应溶液的pH值,具体测定方法见参考文献[3]。
溶胶_凝胶_冷冻干燥技术制备纳米二氧化锡及其表征
冷冻干燥在低温、负压下使冻成固相的介质升 华, 达到排除分散介质的目的。由于胶体颗粒被冻住 在原液相介质中, 并且颗粒间的毛细管内不存在具 有巨大表面张力的气-液界面, 从而避免了因“液桥” 引起的严重的团聚现象。冷冻干燥法充分利用了水
明显的体积效应表面效应量子尺寸效应和量子隧道效应使得纳米粒子在磁性催化光吸收和热阻等方面与普通材料相比显示出许多特异性因而成为21世纪最令人瞩目的功能材料之sno2是一种重要的化学工业材料由于它独特的气敏特性和光电性能被广泛地应用于气敏元等领域
第4期
化 学 世 界
·1 71 ·
溶胶-凝胶-冷冻干燥技术制备纳米二氧化锡及其表征
( 1. Col leg e of Chemist ry & Chemical Eng ineeri ng, Ocean U niv ersi ty of China, S handong Qi ng d ao 266003, Chi na; 2. D ongy a S econd M i dd le S chool of Q iqihaer , H ei longj iang Q iqihaer 161000, China)
明显的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和量 子隧道效应, 使得纳米粒子在磁性、催化、光吸收和 热 阻等 方面 与普 通材 料 相比 显示 出 许多 特 异性 能[ 1, 2] , 因而成为 21 世纪最令人瞩目的功能材料之 一。
SnO 2 是一种重要的化学工业材料, 由于它独特 的气敏特性和光电性能, 被广泛地应用于气敏元 件[ 3] 、电极材料[ 4, 5] 及太阳能电池[ 6] 等领域。制备纳 米 SnO 2 的方法很多, 主要有: 化学沉淀法[ 7] 、水热合 成法[ 8] 、硝酸氧化法[ 9] 、溶胶-凝胶法[ 10] ( 也包括胶体 化学法[ 11] 和金属醇盐水解法[ 12] ) 、超临界流体干燥 法[ 13 ] 、非均相共沸蒸 馏法[ 14] 、喷雾热解法[ 15] 等等。
水热法制备纳米二氧化锡微粉
专业：应用化学08届1班；姓名：第1组；同组人员：；课程名称：无机合成化学实验实验名称：水热法制备纳米SnO2微粉实验日期：2011年4月19日一．实验目的纳米SnO2微粉的制备和表征。
二．实验原理纳米SnO2具有很大的比表面积，是一种很好的气皿和湿皿材料。
水热法制备纳米氧化物微粉有很多优点，如产物直接为晶体，无需经过焙烧净化过程，因而可以减少其它方法难以避免的颗粒团聚，同时粒度比较均匀，形态比较规则。
因此，水热法是制备纳米氧化物微粉的好方法之一。
水热法是指在温度不超过100℃和相应压力（高于常压）条件下利用水溶液（广义地说，溶剂介质不一定是水）中物质间的化学反应合成化合物的方法。
水热合成方法的主要特点有：（1）水热条件下，由于反应物和溶剂活性的提高，有利于某些特殊中间态及特殊物相的形成，因此可能合成具有某些特殊结构的新化合物；（2）水热条件下有利于某些晶体的生长，获得纯度高、取向规则、形态完美、非平衡态缺陷尽可能少的晶体材料；（3）产物粒度较易于控制，分布集中，采用适当措施尽可能减少团聚；（4）通过改变水热反应条件，可能形成具有不同晶体结构和晶体形态的产物，也有利于低价、中间价态与特殊价态化合物的生成。
基于以上特点，水热合成在材料领域已有广泛应用。
水热合成化学也日益受到化学与材料科学界的重视。
本实验以水热法制备纳米SnO2微粉为例，介绍水热反应的基本原理，研究不同水热反应条件对产物微晶形成、晶粒大小及形态的影响。
水热反应制备纳米晶体SnO2的反应机理如下:第一步是SnCl4的水解SnCl4+4H2O Sn（OH）4↓+4HCl形成无定形的Sn（OH）4沉淀，紧接着发生Sn（OH）4的脱水缩合和晶化作用，形成SnO2纳米微晶。
n Sn（OH）4→n SnO2+2n H2O（1）反应温度：反应温度低时SnCl4水解、脱水缩合和晶化作用慢。
温度升高将促进SnCl4的水解和Sn（OH）4脱水缩合，同时重结晶作用增强，使产物晶体结构更完整，但也导致SnO2微晶长大。
纳米二氧化锡的多种方法制备、表征及其对比
学
工
程
师
Ｃ ｅ ｉ ｌ ｎｉ ｅ ｈｍ ｃ Ｅ ｇ ｅｒ ａ ｎ
２ １ 年第 Ｏ 期 ０２ ７
科
研ｉ 与：
：
文章编 号 ：０ ２ ２ （ ０ ２ ０ — ０ ５ ０ １０ —１ ４ ２ １ ）７ ０ ０ — ３ １
开；
发
纳米二氧化锡 的 多种方法制备 、 表征及其对 比
纳米 Ｓ Ｏ 材料是一种重要的功能半导体材料 ， ｎ： 具有 比表面积大 ， 活性高 ， 发光性 ， 导热性能好等优 良特点 ， 其作 为一种新型功能材料 ， 在气敏 、 压敏和 湿敏元件…、 １ 电极材料 、 光学玻璃 、 催化剂载体 ， 太 阳能 电池 ， 功能 陶瓷等 领 域 展示 出广 阔 的应 用前 景， 而所有的应用都建立在制备 出粒径小并分布均 匀， 分散性好的 Ｓ Ｏ 材料上 。 ｎ： 制备纳米 ＳＯ 的物理 ｎ
如锥形 ， 棒状， 纳米线等 。本实验制得的颗粒是 近似 球状的晶体 ，这是由于 Ｓ Ｏ 晶体属于四方晶系 ， ｎ： 金 红石结构 ， Ｐ ２ ｎ 属 ４／ ｍ空间群 ， ４ ｍ Ｄ ｈ点群 ， 晶胞参数 分别为 ａ ． ３ｎ Ｃ ． ８ｎ ｃ ＝ ． ３ 每个 ＝０ ７ ７ｍ，＝０ １５ｍ，／ Ｏ ７ ， ４ ３ ａ ６ 晶胞 内含 有两个 ＳＯ 分子 ， 以 ， ｎ ｎ 所 Ｓ Ｏ 晶胞具 有 对 称性较好 的非极性结构 ， 其本身不具备各 向异性生 长 的习性 。要改变 晶体的形状 ， 要通过掺杂不 同杂 离子物质。而本实验是用蒸馏水水热制得类似球状
高效制备纳米 ＳＯ 的方法。 ｎ：
１ 实验 部 分
１ 试剂 、 ． １ 材料 与仪器
Ｓ Ｃ４Ｎ ３Ｈ２ ＡＲ ）无 水 乙 醇 （ Ｒ）正 丁 ｎ １ Ｈ ・ Ｏ（ ．．； ； Ａ＿．；
液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体工艺研究的开题报告
液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体工艺研究的开题报告一、研究背景与意义二氧化锡（SnO2）是一种重要的半导体材料，具有广泛应用的前景，如气体传感器、太阳电池、涂料等。
其中，纳米二氧化锡作为一种新兴材料，其在气体传感器和太阳能电池等领域有着潜在的应用价值。
目前，纳米二氧化锡的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、热原子沉积法和湿法化学沉淀等。
然而，这些方法存在着制备成本高、反应过程复杂和制备过程中易产生有害废气等问题。
液相直接沉淀法是一种简单、直接、低成本并且可大规模制备的方法。
该方法利用水溶液中的阴阳离子之间的化学反应来实现纳米粒子的制备。
通过控制反应条件可以实现粒子尺寸、形态和分散性等方面的调控。
因此，将液相直接沉淀法应用于制备纳米二氧化锡粉体具有一定的理论和实际意义。
二、研究目的本研究旨在通过液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体，考察不同反应条件对粉体形貌和粒径的影响，并采用适当的表征手段对样品进行分析和表征，为制备高质量的纳米二氧化锡粉体提供基础支持。
三、研究内容（1）设计实验方案，确定反应条件，包括反应温度、反应时间、浓度比等；（2）通过液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体；（3）采用适当的表征手段对样品进行分析和表征，包括XRD、SEM、TEM、UV-Vis等；（4）考察不同反应条件对纳米二氧化锡粉体形貌和粒径的影响，优选合适的反应条件；（5）探究液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体的机理。
四、研究方法（1）液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体；（2）XRD、SEM、TEM、UV-Vis等表征手段对样品进行分析和表征；（3）通过优化反应条件，探究液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体的机理。
五、研究预期结果（1）成功制备出纳米二氧化锡粉体；（2）得到纳米二氧化锡粉体的形貌、粒径等表征数据；（3）优化反应条件，获得高质量的纳米二氧化锡粉体；（4）了解液相直接沉淀法制备纳米二氧化锡粉体的机理。
二氧化锡粉体材料的制备及表征
ｍ ｉ ｒｗｍ ｔ ａ． ｈ ｒ ａｅ ｏ ｄ ｒ ａ ｅｎｃａａｔｒｅ ａｔｌ ａａｙｅ，ｐｃ ｃｓｒ ｃ ｅ ｎ ｙｅ，Ｅ ｎ ａ ａ ａｅ １Ｔ ｅ ｅ ｒｄｐｗ ｅ ｓｂｅ ｈｒ ｅ ｚｄｂ ｐｒｃｅ ｎ ｚｒｓｅｉ ｆ ｅ ａ ａ ｚｒＳ Ｍ ａｄ ｎ ｉ ｒ ｐｐ ｈ ｃｉ ｙ ｉ ｌ ｉ ｆ ｕ ａ ａ ａｌ ｒ
维普资讯
第４ ０卷 第 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ期
２０ ０ ８年 ２ 月
无 机 盐 工 业
Ｉ Ｎ０ＲＧＡＮＩ Ｃ ＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡＬＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ ２ ９
二 氧 化 锡 粉 体 材 料 的 制 备 及 表 征
韩凤 兰 。 孙 强 ， 良学 ， 李 任江 涛
微波加热功率及反应时间都对粒径产生影响 。在 二水合 二氯 化锡 用量 ０ ８ 、 波加热 功率 ４ ０Ｗ 、 液 ｐ ， ４ｇ 微 ０ 溶 Ｈ为
１９～ ． 、 ． ３０ 反应时间 ２ ｉ、 ０ｍｎ 反应物浓度 为 ３ ５ｍ ｏ ． ｍ ＶＬ时 ， 可以制备 出二 氧化锡粉体 。从 电镜照片 可以看 出， 可以 制备 出部分的纳米级二氧化锡粉体 。 关键词 ： 微波法 ； 纳米粉体 ； 二氧化锡
目前 制备纳 米 Ｓ Ｏ ｎ 的方 法 主 要 有溶 胶 一凝 胶 法 、 学沉 积法 、 化 醇盐 水解 法 、 柠檬 酸 燃烧法 、 乳液 微 法 、 体凝 聚法 、 气 室温 固相 化学反 应 法和柠 檬 酸微波 加热 法等 ¨ 。微波 加热 可 以使 反应 物 瞬 间产 生大 Ｊ
１ ９～３ ０；ｅ ｃｉｎ ｔ ０ ｍｉ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔａｉｎ ｏ ｔ ｅ ｒ ａ ｔｎ ． Ｌ Ｌ ｈ ｃ ｕ ｄ ｂ ｅ ｎ ｆｏ Ｓ Ｍ ｈ ｔｇ ａ ｈ ｈ ｔ ． ． ｒ ａ ｔ ｉ ２ ｎ； ｎ ｏ ｃ ｎ ｒｔｏ ｆ ｈ ｅ ｃａ ｔ３ ５ ｍｏ ／ ． ｏ ｌ ｅ ｓ ｅ ｒ ｍ Ｅ ｐ ｏｏ ｒ ｐ ｓ ｔ ａ ｏ ｍｅ
纳米二氧化锡的制备路线设计页PPT文档
一维Sn02纳米材料的制备方法
电沉积法 熟分解法 金属氧化法 热液法 纳米颗粒固相转化法 化学气相沉积(CVO)
Sn02纳米微粒的制备方法
溶胶-凝胶法 微乳液法 化学沉淀法
化学沉淀法
化学沉淀法是将沉淀剂加入到包含一种或 多种离子的可溶性盐溶液中，使溶液发生 水解反应，形成不溶性的氢氧化物，水合 氧化物或盐类从溶液中析出；
然后，将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去， 并经过热分解或脱水处理，就可以得到纳 米尺度的粉体材料。如果在含多种阳离子 的溶液中加入沉淀剂后所有离子完全沉淀， 则称之为共沉淀法
具体操作
SnO粉末放入水平石英管，加热到1223 K，实验过程中通入300 ml／min的高温Ar气。 在这个过程中发生如下反应：
SnO 高温 Sn+SnO2， SnO2随着气流沉积在下游的Si基底上，为了形成
Si基底周围紊乱的气流环境，在基底与SnO源之 间放入一个直径约3 mm高度约30mm的陶瓷圆 柱，反应30分钟后自然冷却到室温Si基底上得到 灰色产物，分析得V形Sn02。
Sn02纳米薄膜的制备方法
纳米薄膜是一种在一维方向尺寸较小(1．100nm)、另二维 方向尺寸较大的二维纳米材料。纳米薄膜有纳米微粒膜与 膜厚为纳米级的多层膜、纳米晶态薄膜与纳米非晶态薄膜 以及纳米复合薄膜之分。纳米复合薄膜是指由特征维度尺 寸为纳米数量级的组元镶嵌于不同的基体里所形成的复合 薄膜材料。
目前，化学气相淀积已成为无机合成化学的一个 新领域。化学气相淀积是利用气态物质在固体表 面进行化学反应，生成固态淀积物的过程。
纳米氧化锡粉体的制备及性能表征
第 ２ 第６ ８卷 期
２１年 ｌ ０１ １月
河 北 工 业 科 技
Ｈｅ ｅ ｏ ｒ ａ ｆＩｄｕ ｔｉｌＳ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｂ ｉ ｕ ｎ ｌ ｎ ｓｒａ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｊ ｏ
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（2）ATO纳米粉体制备
SnCl4· 2O 5H 前驱溶液 蒸馏水 水加 入 氨 前躯体溶液 老化1h后加入一定 量的SbCl3溶液 抽滤、洗涤 脱水 焙烧 ATO纳米粉体
4、测试表征
表征官能团以及判断 固化反应是否发生
红外光谱
分析二氧化锡的结晶温度、 晶型转换及粉体的热稳定性
TG-DTA
测试透明导电薄 膜的透光率
紫外可见分光光度计
测试 表征
用来分析样品的结晶状况 晶体结构，晶粒尺寸
XRD
电阻测试仪
SEM
样品的导电性
观察晶体形状、表面的形貌
三、结果与讨论
1、焙烧温度的影响
110 105 4 2
光学性质：透明SnO2 直接光学带隙3.64.3ev>可见光的光子 能量3.1ev 电学性质：宽带隙半导体
3
2、二氧化锡常用制备方法
固相合成法
溶胶－凝胶法
二氧化锡 常用制备 方法
水热法 共沉淀法
微乳液法
3、选题意义及目的
• 采用溶胶－凝胶法对制备纳米二氧化锡粉体的反应条件进行研 究，对各种影响因素进行理论分析，优化制备工艺，降低成本。 • 应用第一步确定的最佳反应条件对不同锑掺杂量对纳米二氧化 锡粉体性质的影响进行研究，并进行理论分析，确定最适当的掺 杂量。
2
55
50
45
晶粒尺寸/nm
由XRD图可以看出，溶液浓 度对生成的Sn02的晶型几乎 没有影响，但对衍射峰的高 度有一定影响。通过晶粒尺 寸图可以得出在SnCl4浓度 在0.2mol/L左右时分散效果 最好。
40
35
30
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
D=Kλ/（βcosθ）
2、实验内容
采用溶胶-凝胶法制备 SnO2 纳米粉体，考 察溶液浓度、反应温 度、热处理等因素对 SnO2 纳米颗粒晶型、 粒径、形状的影响， 确定最适的反应条件。
根据第一步确定的 反应条件制备纳米 ATO体，研究锑掺 杂量对ATO导电率、 晶型、透光率、粒 径的影响。
3、实验流程
（1）纳米SnO2粉体制备
二、实验
1、实验原理
（1）Sn+4在NH3· 2O中生成前躯体： H SnCl4 + 4NH3· 2O → H2SnO3 + 4NH4Cl + H2O H （2）溶胶经老化，抽滤洗涤后，干燥得到干凝胶，经过 焙烧制得SnO2粉体： H2SnO3 → SnO2 + H2O （3）锑掺杂实验原理 SnCl4 + 4NH3· 2O → H2SnO3 + 4NH4Cl + H2O H SbCl3 + C2H5OH → (C2H5O)3Sb + HCl (C2H5O)3Sb + 3NH3· 2O → Sb(OH)3 + C2H5ONH4 H 在煅烧过程中会发生下列反应： H2SnO3 → SnO2 + H2O Sb(OH)3 + O2 → Sb2O5 + H2O Sb2O5 + SnO2 → SbSn + O
二氧化锡纳米粉体制备与表征
The Preparation and Characterization of Nanometer Tin Dioxide Particles
学 生：朱文太 指导老师：高延敏
2011-05-25
内容
1 2 3 4
简介 实验
结果与讨论
结论
一、简介
1、SnO）
四、结论
(1)实验结果表明，当SnCI4反应浓度为0.2mol/L，反应温度70℃，焙烧温度 500℃时，采用无水乙醇置换自由水时可以制得晶粒尺寸31.28nm的纳米 SnO2粉体。 (2)洗涤后的湿凝胶中含有大量自由水，采用表面张力较小的无水乙醇置换 出自由水，实验结果表明可以制得粒径更小的纳米Sn02粉体。 (3)通过对前驱体氢氧化物的TG一DSC分析，TG曲线上可以看出500℃时分解 完全，对粉体进行XRD表征，根据谢乐公式计算晶 粒为31.28nm，球状四 方晶型纯相SnO2纳米粉体。 (4) 锑掺杂后，对粉体进行XRD、电阻测试仪表征，结果表明并没有生成新的 物相，但是随着锑掺杂量的增加，晶粒尺寸逐渐减小；电阻在SbCl3摩尔含 量低于7%时，电阻率随着Sb的含量的增加而下降；在SbCl3摩尔含量7%左 右达到最小值，为9.28欧· 。随后锑掺杂量继续增加时粉体的电阻率急 cm 剧增加。
DTA
100 95
0 -2 -4
TG weight/%
DTA uv/mg
90 85
-6 -8 -10
80 75 70
TG
-12 -14
99.96C
100 200 300 400 500
-16 600
Tempreture/C
300C
60C
Intensity/a.u.
50C
400C
20 30 40 50 60 70 80
f
Intensity/(a.u.)
d
c b
a
20 30 40 50 60 70 80
2/(
30
25
晶粒尺寸（nm）
20
15
10
0
2
4
6
8
10
12
掺杂量（%）
随着锑掺杂量的增ATO粉 体的晶粒尺寸逐渐变小
24 22 20
18 16 14 12 10 8 2 4 6 8 10
在SbCl3摩尔含量 低于7%时，电阻率 随着Sb的含量的增 加而下降；在SbCl3 摩尔含量7%左右达 到最小值，为9.28。 随后锑掺杂量继续 增加时粉体的电阻 率急剧增加后减小。
SnCl4浓度/mol/L
4、反应温度的影响
80C
Intensity/a.u.
70C
65C
60C
20 30 40 50 60 70 80
2/
50
45
晶粒尺寸/nm
40
35
30
60
65
70
75
80
反应温度/C
5、锑掺杂量对ATO粉体影响
（1）进行锑掺杂后 所得到的XRD图谱 的衍射峰与纯SnO2 的衍射峰一一对应， 只是衍射峰的位置 稍有偏移，这说明 锑掺杂进去并没有 生成新的物相。 （2）随着锑掺杂量 的增加衍射峰的峰 值逐渐变大说明晶 粒尺寸变小。
謝
謝 !
2/
65 60 55
晶粒尺寸/nm
50 45 40 35 30 300 350 400 450 500 550 600
焙烧温度/C
D=Kλ/（βcosθ）
2、醇洗工艺影响
醇洗
水洗
3、溶液浓度的影响
0.4mol/L
Intensity/a.u.
0.2mol/L
0.1mol/L
20 30 40 50 60 70 80