二氧化锡的制备及研究

⼆氧化锡的制备及研究
⼆氧化锡的制备及研究
⼀、⼆氧化锡
⼆氧化锡别名氧化锡，化学式SnO?。

主要⽤途：本产品⽤作电⼦元器件⽣产、搪瓷⾊料、锡盐制造、⼤理⽯及玻璃的磨光剂;制造不透明玻璃、防冻玻璃和⾼强度玻璃等，还可⽤于对有害⽓体的监测。

1基本内容
⼆氧化锡tin oxide ; stannic oxide:stannic anhydride；
别名氧化锡
化学式SnO?
分⼦式(Formula)： SnO2
分⼦量(Molecular Weight)： 150.69
CAS No.： 18282-10-5
2性质
⼆氧化锡结构⽩⾊四⾓晶体,密度7,熔点1127摄⽒度.不溶于⽔,稀酸和碱液.溶于浓硫酸.
与碱共溶形成锡酸盐.⽤于制造不透明玻璃,瓷铀和玻璃擦光剂.天然产的是锡⽯.可由锡在空⽓中灼烧
⽽制得.
⼜名氧化锡，式量150.7。

⽩⾊，四⽅、六⽅或正交晶体，密度为6.95克/厘⽶3，熔点1630℃，于1800～1900℃升华。

难溶于⽔、醇、稀酸和碱液。

缓溶于热浓强碱溶液并分解，与强碱共熔可⽣成锡酸盐。

能溶于浓硫酸或浓盐酸。

⽤于制锡盐、催化剂、媒染剂，配制涂料，玻璃、搪瓷⼯业⽤作抛光剂。

锡在空⽓中灼烧或将Sn(OH)4加热分解可制得。

3⽤途
1.⽤于制造不透明玻璃,瓷铀和玻璃擦光剂；
2.⽤于制锡盐、催化剂、媒染剂，配制涂料，玻璃、搪瓷⼯业⽤作抛光剂。

3.⽤作搪瓷⾊料、锡盐制造、⼤理⽯及玻璃的磨光剂;
4.制造不透明玻璃、防冻玻璃和⾼强度玻璃等。

5.新型环保银氧化锡电触头材料的原料。

（替代有毒的银氧化镉材料）
6.制备熔炼玻璃的⼆氧化锡电极。

7.制动块
8.催化作⽤和⽓体探测的的⾼级表⾯活性材料。

（SnO?为敏感材料制成的“⽓——电”转换器。

）
4安全性
⽤聚⼄烯塑料袋包装,扎紧袋⼝,再密封在铁桶中,每桶净重25kg。

贮存在通风、⼲燥的库房中。

禁⽌与强酸、强碱及⾷⽤物品共贮混运。

防⽌受潮和⾬淋。

失⽕时,可⽤⽔扑救。

毒性及防护:长期(15～20年)受⼆氧化锡作⽤的⼈会患尘埃沉着症,即尘肺。

空⽓中最⼤容许浓度为10mg/m3(换算成⾦属锡计)。

粉尘多时使⽤防毒⼝罩,并注意保护⽪肤。

应注意防尘和除尘。

制备
1.天然产的是锡⽯.可由锡在空⽓中灼烧⽽制得.锡在空⽓中灼烧或将Sn(OH)4加热分解可制得。

2.⾦属锡硝酸氧化法:将洗刷净的锡锭熔化,然后⽤铁勺缓缓倒⼊冷⽔中爆成锡花。

再将锡花缓缓加到稀释⾄20°Bé的硝酸中进⾏反应,待作⽤⾄⽆氧化氮逸出,同时没有锡剩余,反应液经澄清,将上部清液吸出重复使⽤,⽣成的β-锡酸⽤沸⽔漂洗,再⽤去离⼦⽔洗涤⾄铁及重⾦属分析合格,经脱⽔在120℃烘⼲,在1250℃煅烧,粉碎,过筛制得⼆氧化锡。

5国内外产品⽐较
国内⼤多以云锡为主，纯度98%到99%不等，根据不同领域的需要有不同纯度的⼆氧化锡。

国内⼩作坊式的陶瓷釉料⾏业所⽤⼆氧化锡对质量要求不⾼，⼤多⽤到云锡为主的国内⼆氧化锡。

但是诸如意⼤利著名品牌卡罗⽐亚、福禄等⾛⾼端路线的陶瓷⽣产商，则更多地选择在质量上保证产品稳定性的英国凯琳沃克（Keeling&Waiker）的⼆氧化锡。

⽤在电⼯⽅⾯的⼆氧化锡⽆论从纯度还是粒径控制都对质量要求较⾼。

但是由于国内企业没有英国进⼝⼆氧化锡的途径以及成本的诸多问题，环保电触头材料的研究⼀直没有明显突破，国内⼤多企业更愿意直接够买诸如韩国喜星与⽇本三井的的⾼质量半成品。

2006年，随着欧盟正式出台环保银氧化锡替代有毒银氧化镉材料的政策之后，在氧化锡⾼端领域处于垄断地位的英国凯琳沃克
（Keeling&Walker）⼆氧化锡也顺势来到了中国，并在上海成⽴了⼀个办事处，解决了之前国内⼚家的⼆氧化锡进⼝途径问题。

这对国内以云锡为主的⼆氧化锡⽣产⼚家来说⽆疑是⼀个严峻的挑战，同时也对国内所有使⽤⼆氧化锡的企业在⼆次提升产品质量⽅⾯也是个难得的机会。

2007年中船重⼯725所以其强⼤的科研实⼒研发了银氧化锡触头材料⽤⼆氧化锡、复合⼆氧化锡等系列⾼端产品，⽬前已在国内电⼯⾏业中的多家知名企业建⽴长期合作，产品性能优越，性价⽐⾼。

电⼦陶瓷所⽤的⼆氧化锡对纯度要求⾮常⾼，多余的⾦属杂质对产品的⼀致性有较⼤的影响。

国内以云锡和725研究所为主，凯琳沃克的电⼦陶瓷类⽤氧化锡在国外直接供给西门⼦电⼦及其他⾼端企业，纯度在99.85%以上，粒径0.2µ左右。

但是由于成本问题，在中国的应⽤不⽐国外。

⼆、⼆氧化锡的制备及应⽤
化学式:SnO2
⽩⾊四⾓晶体,密度7,熔点1127摄⽒度.不溶于⽔稀酸和碱液.溶于浓硫酸.与碱共溶形成锡酸盐.⽤于制造不透明玻璃,瓷铀和玻璃擦光剂.天然产的是锡⽯.可由锡在空⽓中灼烧⽽制得.
⼜名氧化锡，式量150.7。

⽩⾊，四⽅、六⽅或正交晶体，密度为6.95克/厘⽶3，熔点1630℃，于1800～1900℃升华。

难溶于⽔、醇、稀酸和碱液。

缓溶于热浓强碱溶液并分解，与强碱共熔可⽣成锡酸盐。

能溶于浓硫酸或浓盐酸。

⽤于制锡盐、催化剂、媒染剂，配制涂料，玻璃、搪瓷⼯业⽤作抛光剂。

锡在空⽓中灼烧或将Sn(OH)4加热分解可制得。

分⼦式(Formula)： SnO2
分⼦量(Molecular Weight)： 150.69
CAS No.： 18282-10-5
以上是⼆氧化锡的主要参数。

我国⽣产⼆氧化锡已有较长历史,但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,尽管我国是锡出⼝国,却要⾼价
进⼝⼆氧化锡。

⽬前制备纳⽶氧化锡的⽅法主要有液相法和⽓相法两⼤类。

常⽤的⽅法有溶胶—凝胶法，⽔热法，电弧⽓化合成法，交替化学法，低温等离⼦化学法，共沉淀法，微乳液法等等。

现叙述⼏种⽅法。

1、溶胶——凝胶法。

溶胶——凝胶法因其产品的均⼀性，⾼纯度和低合成温度⽽得到了成功的应⽤，该⽅法在制备制备纳⽶氧化锡⽅⾯应⽤也较多。

如⽂献对溶胶——凝胶法制备纳⽶氧化锡的⼯艺参数，反应浓度，⼲燥的时间，温度等因素进⾏了研究，成功的合成了制备纳⽶氧化锡。

陆凡等以廉价的⽆机盐为原料，采⽤溶胶——凝胶法制备了颗粒⼩，孔径⼤，⽐表⾯⾼的氧化锡超细粉。

溶胶——凝胶法所制的粉体具有颗粒尺⼨均⼀，⽐表⾯⾼的，活性⾼，烧制温度低等优点，但在制备过程中由于受表⾯张⼒的影响，纳⽶粒⼦极易团聚在⼀起。

为克服其缺点，最近在溶胶——凝胶法的凝胶⼲燥过程中有发展出真空⼲燥，冷冻⼲燥和超临界流体⼲燥等⽅法，其中超临界流体⼲燥法最引⼈注⽬，它能除去⼲燥过程中产⽣的表⾯张⼒和⽑细，管作⽤。

2、⽔热法。

⽔热法是在特制的密闭反应容器⾥，采⽤⽔溶液为反应介质，在⾼温，⾼压的条件下进⾏有关化学反应的总称。

通过对容器加热，为各种前驱物的反应和结晶提供了⼀个在常压条件下⽆法得到的特殊物理，化学环境。

⽔热法制备的纳⽶粒⼦具有晶粒发育完整，粒度⼩，分布均匀，颗粒团聚较少，分散性好和成分纯净等特点，⽽且制备过程污染⼩，成本低，⼯艺简单，尤其是⽆需后期的⾼温处理，避免了⾼温处理过程中晶粒的长⼤，缺陷的形成和杂质的引⼊，制得的粉体具有较⾼的烧结活性。

3、电弧⽓化合成法。

电弧⽓化合成法的⽣产设备主要有电源设备，井式反应炉和收尘设备。

⽣产过程：将精锡加热到500度呈液态，在井式反应炉中⽤电弧加热⾄2000度以上，激烈的电弧⽓化反应，产⽣⼤量的氧化锡蒸汽，经冷却结晶为超细颗粒，⽤吸尘设备收集，得到含微量锡及少量⼀氧化锡的混合超微粉末，再在空⽓中⾼温灼烧，使之氧化为氧化锡，得到⾼纯的超微氧化锡粉末。

4、复合掺杂⼆氧化锡纳⽶晶材料的制备⽅法。

本发明采⽤机械化学反应法，采⽤分析纯SnCl
2·5H
2
O、
掺杂⾦属氯化物、Na
2CO
3
为原料，NaCl为稀释剂，通过⾼能球磨，焙烧制得含掺杂⾦属氧化物的半成
品，半成品经真空抽滤、洗涤，低温烘⼲即得SnO
2
基复合掺杂氧化物纳⽶晶材料。

本发明操作⽅便，合成⼯艺简单，且粒度可控，污染少，同时⼜可以避免或减少液相合成中易出现的硬团聚现象，可以简化实验过程；利⽤本发明的⽅法所得产品粒径⼩、分布均匀、⽣产成本低、材料设计灵活，可得到平均晶粒尺⼨为13～20nm的复合掺杂氧化物纳⽶晶。

本发明中的掺杂⾦属可以是Zn、Cd、Fe、Sb、Cu、V、Pt、Pd。

5、通过乳液聚合得到有利于锡离⼦在乳胶粒表⾯吸附的功能乳液，以乳胶粒为核，⽤有锑掺杂的⽆机锡做壳原料，通过离⼦交换反应形成有机/⽆机核壳结构粒⼦，然后煅烧去除有机核，得到空⼼⼆氧化锡粉体粒⼦。

本⽅法充分发挥乳胶粒与锡离⼦间的相互作⽤，制备出粒径在50～400nm之间，低密度、⾼⽐表⾯积的⼆氧化锡粉体粒⼦，粉体具有空⼼结构的粒⼦占95％以上，单个粒⼦的空⼼率达40％以上，⽐表⾯50-350m2/g，电导率0.5-
6、⼀种固相反应制备⼆氧化锡纳⽶晶的⽅法，采⽤⽆⽔SnCl
2、Na
2
CO
3
为原料，采⽤NaCl为稀释剂，
经脱⽔预处理后，在球磨机中球磨得到含SnO的前驱体，前驱体在马弗炉或⽓氛炉中焙烧得半成品，
半成品经真空抽滤、蒸馏⽔洗涤，烘⼲即得成品SnO
2纳⽶晶。

本发明制备SnO
2
纳⽶晶，可以简化实验
过程，减⼩前驱体的团聚现象，并有利于前驱体热处理过程中获得纳⽶级的SnO
2
；所得产品纳⽶晶粒
径可达20～30nm，且产品纯度⾼，SnO
2
含量⼤于99.2％，粒径分布均匀，活性⼤，有利于提⾼⽓敏材料的选择性、稳定性和灵敏度。

7、⽤溶胶凝胶法在有序的阳极氧化铝模板中制备了⼆氧化锡纳⽶管．⽤扫描电⼦显微镜、透射电⼦显微镜对⼆氧化锡纳⽶管的微观形貌进⾏了表征；⽤选区电⼦衍射，X射线衍射对其结构进⾏了表征。

结果表明：⽤此⽅法制备的纳⽶管为多晶的锡⽯结构，管壁厚度约为20—30nm，管径约100—200nm，长度在微⽶量级。

除此以外，随着科技的发展进步，⼆氧化锡的制备⽅式也层出不穷。

根据⼆氧化锡的性质特征，通过不断的开发拓展氧化锡的应⽤，⼀些新的技术等级氧化锡粉末已经在许多新技术领域得到应⽤，其中
包括：
1银锡触头材料。

银氧化锡触头材料是近年发展迅速的新型环保电触头材料,是替代传统银氧化镉触头的理想材料。

它具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能。

试验采⽤溶胶凝胶法制备纳⽶SnO 粉末，通过掺杂、化学镀包覆等⼯艺改善 SnO 的导电性能及氧化物和银的浸润性；从⽽降低银氧化锡触头材料的接触电阻、改善组织的均匀性．提⾼机械加⼯性能。

2、塑料和建筑⾏业的抗静电添加剂
3、⽤于平板和CRT(阴极射线管)显⽰的透明导电材料
4、电⼯及电⼦元件
5、⽤于熔炼特种玻璃的氧化锡电极
6、⽤于光催化抗菌材料
纳⽶氧化铟粉末是⼀种重要新产品，具有优良的品质。

掺锡氧化铟(SnO2:In2O3=1:9)纳⽶粉制作ITO陶瓷靶，⽤ITO溅射靶⽣产IT0透明导电膜玻璃是纳⽶氧化铟的主要⽤途。

它是平⾯液晶显⽰器（LCD）、等离⼦显⽰器（PDP）、电致发光显⽰器（EL/OLED）、触摸屏（Touch Panel）、太阳能电池以及其它电⼦仪表的透明电极最常⽤的材料。

同时，IT0透明导电膜⽤于⽕车飞机⽤除霜玻璃,建筑物幕墙、冰柜、汽车挡风玻璃。

也可⽤于⽆汞碱性电池、⽓敏传感器等⽅⾯。

⼆氧化锡纳⽶晶的多重⽤途极⼤地⽅便了⼈们的⽣活⽣产，推动者社会的进步，对它的研究将不断向前，制备⽅法的不断进步、各种性质（⽓敏性等）的全⾯应⽤都在展⽰科学的魅⼒与⼒量。

三、掺杂⼆氧化锡的应⽤研究进展
⼆氧化锡（SnO2）是⼀种宽禁带n 型⾦属氧化
物半导体材料。

SnO2 晶体属于四⽅晶系正⽅形晶
体，晶体呈双锥状、锥柱状，有时呈针状，为⾦红
⽯结构，其晶格常数为a=b=0.4738 nm，c=0.3187
nm[1]。

纯SnO2 的理论密度为6.95 g/cm3，在常温下
表现为绝缘状态，电阻率很⾼，电学、光学和⽓敏
性能等难以满⾜使⽤要求。

对⼆氧化锡进⾏掺杂后，
其性质有显著变化，具有⾼导电率、⾼透射率以及
较好的⽓敏特性等，因此掺杂SnO2 已⼴泛应⽤到⽓
体传感器、催化、涂料、电极材料等诸多领域[2－3]。

本⽂综述了掺杂⼆氧化锡的应⽤研究进展。

1 在⽓体传感器中的应⽤
SnO2 ⽓敏元件具有结构简单、灵敏度⾼、选择
性好、制作成本低、使⽤寿命长等优点，被⼴泛应
⽤于各种易燃、易爆、有害等微量低体积分数⽓体
的检测。

⽬前市场上销售的⽓体传感器，95％以上
属于⾦属氧化物⽓体传感器，这其中SnO2 基⽓体
传感器占绝⼤部分。

SnO2 作为⽓敏材料，通过不同
的掺杂，可以制备各种⽓体传感器，如H2、H2S、
NO2、CH4 、CO、CH3CH2OH 等，因此有⼤量关
于SnO2 ⽓敏性能和⽓敏器件的研究报道，这些⼯
作主要集中在掺杂SnO2 的灵敏性、选择性和⼯作
温度等⽅⾯[4－5]。

Kaur 等[6]采⽤旋转涂覆⼯艺制备了MoO3 掺杂
量分别为1%、3%、5%和10%的SnO2 薄膜，发现
随着MoO3 添加量的增加，薄膜表⾯的酸性随之增
加，从⽽导致了薄膜对NO2 ⽓体灵敏性和选择性的
增加。

在MoO3 的掺杂量为10%、操作温度为170℃的条件下，该薄膜对500 mL/m3 NO2 的响应强度可达360%。

曾⽂等[7－8]以SnO2为基底材料掺杂⼀定⽐例的
TiO2，再掺⼊⼀定量的银离⼦（Ag+），制作了甲醛
⽓敏元件，该⽓敏元件在⼯作温度为360 ℃下对甲
醛⽓体的灵敏度可达30；并以SnO2 为基底材料，
分别以离⼦形式掺杂Ag+ 、Ni2+ 、Ce3+ 、Sb2+等作
为⽓敏材料，制作了多种旁热式⽓敏元件。

他们发
现，⾦属离⼦掺杂可提⾼SnO2 的⽓敏性能，其中
掺Ag+效果最佳，可显著提⾼SnO2 对甲醇、⼄醇⽓
体的灵敏度，并通过理论计算与实验发现，适量的
⾦属离⼦使SnO2 带隙宽度不同程度变窄，从⽽改
善其⽓敏性能，并对其⼯作温度具有重要影响。

张海峰等[9]通过在SnO2 基体材料中掺⼊Pd2+，
研制出对低浓度⼄烯有较⾼灵敏度、较好选择性
和较快响应恢复特性的旁热式管式元件。

⽤制得
的元件对草莓和⾹蕉的存储过程进⾏测试，发现
在⽔果存储过程中，各种⽓体在不同阶段的释放
量不同，为便携式⽔果成熟度测试仪器的研究创
造了条件。

对不同⽓体响应的选择性是衡量⽓敏材料的
⼀个重要指标。

研究发现SnO2 中掺杂In 可以显著
改善传感器对CH4 的灵敏性，降低对H2 的灵敏性；⽽掺杂Sb 则相反，可以改善传感器对H2 的灵敏性，相对地降低其对CH4 的灵敏性。

因此，针对含有CH4 和H2 的混合⽓体时，可以通过⼀个含有In 掺杂SnO2 的传感器和Sb 掺杂SnO2 的传感器的装置有效地区分它们[10]。

2 化⼯催化中的应⽤
Baeyer-Villiger（BV）氧化反应是将环酮或链
状酮氧化成内酯或酯的⼀类重要反应，在有机合成中对官能团的转化和环的扩张有重要的意义。

李静霞等[11]以复合⾦属氧化物为催化剂研究了其对双
氧⽔体系中环⼰酮BV 氧化制⼰内酯的催化反应性能，发现在⼀系列复合⾦属氧化物催化剂中以MgO/SnO2 的催化活性最好。

在MgO/SnO2 的摩尔⽐为7∶3，焙烧温度为600 ℃，双氧⽔与环⼰酮摩
尔⽐为9.4 以及催化剂与环⼰酮摩尔⽐为0.32 时，
环⼰酮的转化率达到90.5％，⼰内酯的选择性达到100％。

该催化剂的⽐活性显著⾼于其它催化剂，且制备⽅法简单，具有潜在的⼯业应⽤前景。

固体超强酸是⼀种酸性极强的固体酸，其酸强
度超过100％的硫酸，对于酯化、异构化、醚化以
及其它⼀些有机合成反应具有良好的催化作⽤，与传统的液体酸催化剂相⽐具有催化作⽤强，对环境的污染⼩，以及分离简便等优点[12]。

但单组分固体超强酸催化剂存在酸性难以调节、表⾯的酸中⼼数⽬少、硫酸根易流失、耐⽔性较差等问题，因此单程寿命较短。

⼈们常采⽤在SO4
2－/M x O y 超强酸中引
⼊第⼆组分、或将SO4
2－/M x O y 负载在⾼⽐表⾯积的
载体或添加稀⼟元素等⽅法来改善超强酸的性能，特别是Sn 和其它元素组成的复合型固体超强酸表
现出了优异性能，已成为研究的热点之⼀。

相关的
研究报道包括以La2O3 改性的⼆元复合固体超强
酸SO4
2－/TiO2-SnO2 ⽤于以乳酸为原料制备丙交
酯的反应[13]，S2O8
2－/SnO2-TiO2 催化α-蒎烯异构
反应[14]，S2O8
2－/SnO2-SiO2 催化合成环⼰酮1,2-
丙⼆醇缩酮[15]，SO4
2－/ZrO2-SnO2-Nd2O3 催化合成
⼄酸松油酯[16]等。

此外，稀⼟元素Ce、Y 和La
掺杂的SnO2 也被应⽤于催化甲基⼄烯基酮的选
择性合成[17]以及Ce、Rh 掺杂的SnO2 应⽤于正丁
醇的催化转化等[18]。

原位聚合法由于产品性能较稳定，被认为是有
发展潜⼒的⼀种⽅法。

何秋星等[19]制备了以纳⽶
Bi 掺杂的SnO2（Bi/SnO2）为催化剂，采⽤原位聚
合法合成了Bi/SnO2/⽔性聚氨酯复合材料。

研究表
明，聚合体系中添加了Bi/SnO2 粒⼦后，由于
Bi/SnO2 的⾼反应活性及其表⾯的Sn 原⼦具有催化
反应特性，降低了氨酯化反应的活化能，使异氰酸
酯基（—NCO）与羟基（—OH）反应的活化能由
18.71 kJ/(mol·K)降低到16.29 kJ/(mol·K)，加快了—NCO 与—OH 的反应速率。

催化燃烧不仅具有很⾼的燃烧效率，⽽且能显
著降低燃烧温度，可有效避免⾼温下空⽓中氮⽓氧
化成NO x 反应的发⽣。

崔梅⽣等[20]研究了纳⽶铜锡
复合氧化物对甲烷催化燃烧性能的影响，发现含铜
40%的铜锡复合氧化物对甲烷的催化活性最好，起
燃温度最低为392 ℃，T50、T90 分别为458 ℃和
532 ℃。

由于Cu2＋和Sn4＋半径相近，分别为0.072 nm 和0.071 nm，说明部分Cu2＋进⼊SnO2 晶格取代Sn4+ 离⼦，并与⽓相氧发⽣反应使空⽳浓度增加，⾃由
电⼦浓度降低，与此同时，在催化剂表⾯形成吸附
氧离⼦。

还原性⽓体甲烷与催化剂表⾯吸附氧离⼦
发⽣氧化反应，从⽽增加了催化剂的活性，同时半
导体的电导率也增加，说明CuO 与SnO2 之间具有
良好的协同效应。

3 在电池电极材料中的应⽤
锡氧化物由于较⾼的⽐容量、较低的嵌锂电位
和成本低廉等⽽被认为是锂离⼦电池最好的负极材
料之⼀，其研究开发引起了⼴泛的兴趣[21－23]。

锡氧化物作为锂离⼦电池负极材料的缺陷是反应前后体积变化较⼤，会导致结构的变形和不稳定，影响电
池的循环性能和寿命。

研究发现，在锡氧化物中掺
杂⾦属或⾮⾦属氧化物可以促进其结构的稳定性。

加⼊的⾦属或⾮⾦属氧化物组成⽆规则⽹格结构，
它们使活性中⼼相互隔离开来，⽽且这些⽆定形⽹
络还能起到缓冲介质的作⽤，减轻了合⾦化反应引
起的体积变化，因此可以有效储锂，同时提⾼了合
⾦化反应的循环性能[24－25]。

何则强等[26]采⽤化学共沉淀法制备了CuO 掺
杂的纳⽶SnO2 粉末，考察了其作为锂离⼦电池负
极材料的可⾏性。

结果表明：CuO 掺杂的纳⽶
SnO2 粉末的可逆容量可以达到752 mA/g，经60
次循环后，CuO 掺杂的纳⽶SnO2 粉末的容量保持
率为93.6%，表明掺杂CuO 可以有效改善纳⽶
SnO2 的循环性能。

Wang 等[27]则考察了锑掺杂的SnO2（ATO）的电化学性质，发现ATO 在电势为0.005～3.0 V 时，⾸次放电容量达到1981 mAh/g，
充电容量达到957 mAh/g，经过100 次循环后，
其容量可达194 mAh/g，是有希望的锂离⼦电池
负极材料。

在直接醇类燃料电池中，SnO2 也是⼀类良好的
阳极催化剂的载体材料。

它能够在较低电势时吸附
OH－，或者导致铂催化剂的电⼦效应，从⽽促进低
分⼦量醇类（甲醇、⼄醇等）的电氧化过程。

采⽤
不同元素掺杂后，SnO2 不仅显⽰出良好的导电性
能，⽽且与常规的碳载体材料相⽐，表现出了更
佳的抗腐蚀性能以及较低的电化学活性表⾯积损
失[28－29]。

Lee 等[28]研究了以ATO 为载体的铂催化剂
（Pt/ATO）对于甲醇和⼄醇的氧化性能，并与碳为
载体的铂催化剂（Pt/C）进⾏了⽐较，发现以Pt/ATO 为催化剂甲醇和⼄醇的氧化活性增强。

它们活性的增强是由于铂粒⼦在ATO 表⾯具有更好的分散性，
以及铂与ATO 之间的电⼦耦合效应。

此外，Pt/ATO
表现出更⾼的电化学和热稳定性，且铂颗粒的增长
速率较低。

You 等[30]也制备了Pt/ATO，并发现
Pt/ATO 具有较⾼的氧化还原活性和对甲醇的耐受
性，表明ATO 纳⽶粒⼦在直接醇类燃料电池中是⼀
种具有良好开发前景的载体材料。

4 在有机废⽔处理中的应⽤
SnO2 涂层电极具有析氧过电位⾼、催化活性
好、廉价易得等特点，因此对⼯业废⽔和⽣活污⽔
的处理取得了较好的效果[31]。

Wang 等[32]研究了微量Ni 掺杂的ATO 电极对4-氯苯酚的电催化氧化
效果，当前体溶液中Sn 与Ni 的原⼦⽐为500∶1
时，所制备的电极对有机物具有最好的降解效果。

分析表明，微量Ni 掺杂后，导致了阳极电解过程
中氢氧⾃由基的增加，从⽽提⾼了对4-氯苯酚的
电催化降解效果。

刘海萍等[33]研究了ATO 多孔钛
阳极对苯酚的催化氧化，分析表明苯酚在ATO 多
孔钛阳极上的催化氧化过程为：苯环开环⽣成不
饱和共轭产物，主要中间产物为对苯⼆酚、苯醌、
丁烯⼆酸、草酸等，最终产物为⼆氧化碳，该电
极对苯酚的催化氧化效果较好。

李善评等[34]的研
究则发现Nd 改性钛基SnO2/Sb 电极具有较⾼的
阳极析氧电位，有利于有机物的阳极氧化降解，
表明稀⼟元素掺杂能够较好地促进钛基SnO2 电
极的电催化性能。

掺杂SnO2 对有机废⽔的光催化降解也引起了
⼈们的⼴泛兴趣。

SnO2 的禁带宽度为3.6 eV，只能
被⼩于350 nm 的紫外光激发才能产⽣电⼦-空⽳对
⽽具有光催化活性，极⼤地限制了其在可见光区的
应⽤。

但是，相对于TiO2 （锐钛矿相禁带宽度3.2 eV），SnO2 具有更负的导带电位与更正的价带电位，意味着半导体SnO2 具有更强的还原及氧化能⼒。

因此，可通过不同材料对SnO2 掺杂来拓宽其光谱
响应范围，并减少电⼦和空⽳的复合概率，从⽽提
⾼其在可见光区的光催化效果[35]。

采⽤半导体掺杂SnO2 可以显著提⾼该材料的
光催化性能，常⽤的半导体材料包括TiO2
[36－37]、
ZnO[38]和CuO[39]等。

Cao 等[37]制备了TiO2/SnO2 双
组分薄膜，通过该薄膜对苯酚的光催化降解发现，
在这种双组分膜中TiO2 和SnO2 均处于催化剂的表
⾯，光⽣电⼦在SnO2 上富集，⽽光⽣空⽳在TiO2
上富集，光⽣电⼦和空⽳均能够与苯酚充分接触，
参与光化学反应，其光催化效率与纯TiO2 薄膜相⽐
有明显改善。

在这种TiO2/SnO2 双组分薄膜中，TiO2和SnO2 协同作⽤，降低了载流⼦复合的概率，并使光⽣电⼦和空⽳有⾜够的时间形成超氧基和酚基
等中间产物，促进了苯酚的降解过程。

王芳等[35]则采⽤有机光敏材料掺杂以改善
SnO2 的光谱相应性能。

他们通过化学沉淀法合成了
Sn(OH)4，然后采⽤邻苯⼆腈为⾦属酞菁碎⽚，以
Co(Ⅱ) 为模板，直接原位合成了酞菁钴（CoPc）/ SnO2 复合催化材料，并发现该催化剂具有良好的可
见光催化性能，在150 min 内使罗丹明B 的可见光
降解率达87.1%，且其催化稳定性较好。

其机理是
可见光激发CoPc 染料后，电⼦通过Co—O 化学键
转移到SnO2 导带，与空⽓中的O2 作⽤，进⽽形成
了具有强氧化性的超氧离⼦⾃由基，并向底物转移，从⽽实现CoPc 敏化SnO2，实现在可见光激发下的
光催化。

将上述电催化与光催化结合起来的光电催化
技术通过在光电极上施加外加偏压，能够使光⽣载
流⼦有效分离，延长电⼦-空⽳对的寿命，从⽽显著
改善了对有机污染物的处理效果。

Habibi 等[40]研究了氧化铟锡（ITO）对偶氮燃料的光电催化氧化的
效果，以ITO 为光电极，采⽤外加电压和紫外光辐
照考察了活性染料黄的降解⾏为，对其氧化反应的
机理分析发现，所产⽣的电⼦-空⽳对，由价带空⽳
参与的异相氧化反应以及所产⽣的强氧化性的基
团，如?OH，Cl2
和Cl?等，均对该染料的快速降
解发挥了重要作⽤。

5 在涂料中的应⽤
掺杂SnO2 由于具有低电阻率、⾼透光性及热
稳定性⾼、⼒学性能强等特点，在透明隔热涂料中
得到了应⽤。

利⽤掺杂SnO2 导电氧化物对太阳光
谱的选择特性，以掺杂SnO2 和透明树脂为成膜物，
将⼆者与其它助剂混合制备的透明隔热涂料，应⽤
于建筑物的玻璃表⾯，能有效屏蔽红外热辐射和阻
隔紫外线，隔热效果显著[41]。

陈泽成等[42]⽤原位聚合法制备了纳⽶掺锑⼆氧化锡（ATO）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）⼄醇分散液，然后往聚丙烯酸酯
树脂加⼊该纳⽶ATO/PMMA ⼄醇分散液所制得
的涂料，⽤其制成的涂膜在可见光波段的平均透过
率为89%，近红外波段的平均透过率为38%，说明
由经过原位聚合改性后的纳⽶ATO 浆料所制备的
涂料，其涂膜在保持良好的可见光透过率的基础上，能够产⽣优良的阻隔太阳热辐射的作⽤。

王有轩
等[43]将ATO 分散于⼄⼆醇中，采⽤原位聚合法与
对苯⼆甲酸合成制得聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯/ATO
纳⽶复合涂料，也发现所制得的纳⽶复合涂料具有
良好的透明性和红外屏蔽性。

ATO 粉体还可⽤于提⾼聚⼄酸⼄烯酯、明胶、
丙烯酸酯、聚氨酯和聚酯等涂料的导电性能[44－45]。

杨华明等[46]以重晶⽯粉为基体，采⽤化学共沉淀技
术表⾯包覆ATO 制得重晶⽯基复合导电粉末
（SSB）。

研究了SSB ⽤量对涂层电阻率的影响，
当粉末添加量在20%～45%时，所制备的丙烯酸导
电涂料的电阻率仅为10 Ω·cm。

SSB ⽤于导电涂料
对于频率⼩于100 MHz 的电磁波可以达到显著的
屏蔽效果（35～40 dB），可应⽤于⼿机、笔记本电
脑、电⼦医疗设备、电⼦计量和军事设施等领域的
抗电磁波⼲扰。

透明导电氧化物（TCO）涂料在平板显⽰中具
有重要的应⽤，这其中氧化铟锡（ITO）作为⼀种
标准的透明电极得以⼴泛应⽤，但在溅射⼯艺制备
ITO 涂层的过程中，往往存在涂层不均匀⽽导致电
击穿的问题，⽽在ITO 表⾯再涂覆⼀层ATO 涂料
则可有效改善ITO 的平整度。

Guzman 等[47]采⽤溶
胶-凝胶⼯艺在ITO 表⾯涂覆了⼀层ATO 涂层，不
仅⼤幅改善了其表⾯平整度，提升了⼯作电压，⽽
且能够防⽌加热过程中氧空⽳的损失，显著改善了
TCO 涂料的性能。