二氧化锡纳米粉体制备与表征
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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
f
Intensity/(a.u.)
d
c b
a
20 30 40 50 60 70 80
2/(
30
25
晶粒尺寸（nm）
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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。
12
电阻率（cm）
掺杂量（%）
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。
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。
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0.10
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0.40
D=Kλ/（βcosθ）
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
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
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
謝
謝 !
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
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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/
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晶粒尺寸/nm
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75
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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。
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。
SnCl4· 2O 5H 前驱溶液 蒸馏水 水加 入 氨 前躯体溶液 化老 抽滤、洗涤 脱水 焙烧 纳米SnO2粉体
（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
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、SnO2晶体结构及性质
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
f
Intensity/(a.u.)
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晶粒尺寸（nm）
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掺杂量（%）
随着锑掺杂量的增ATO粉 体的晶粒尺寸逐渐变小
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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。
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电阻率（cm）
掺杂量（%）
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。
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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。
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晶粒尺寸/nm
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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.
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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
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
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Intensity/a.u.
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SnCl4浓度/mol/L
4、反应温度的影响
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晶粒尺寸/nm
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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。
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
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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。
SnCl4· 2O 5H 前驱溶液 蒸馏水 水加 入 氨 前躯体溶液 化老 抽滤、洗涤 脱水 焙烧 纳米SnO2粉体
（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
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
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简介 实验
结果与讨论
结论
一、简介
1、SnO2晶体结构及性质