水热法制备纳米二氧化锡微粉
二氧化锡纳米粒子的制备及表征
二氧化锡纳米粒子的制备及表征
实验目的
1、查阅相关文献资料，了解纳米氧化锡的制备 方法及进展情况并拟定实验方案，制定实验计划。 2、利用均匀沉淀法及恒pH值尿素-氨水沉淀法制 备纳米氧化锡，并对产物进行表征。 3、掌握运用XRD粉末衍射、TG热重、红外光谱、 紫外光谱等手段对合成产物纳米氧化锡的物相、 晶化和性质进行表征和分析。
XRD分析 与标准图对照）： 分析（ 2、XRD分析（与标准图对照）：
1400 复复 2 peaks 1200 1000 800 600 400 200 1000 5-467 Cassiterite, syn 800
600
400
200
0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
350℃焙烧的纳米SnO2红外谱图 ℃焙烧的纳米 （均匀沉淀法） 均匀沉淀法）
实验讨论
本实验用均匀沉淀法和恒pH氨水-尿素沉淀法制得 SnO2纳米粉体，粒径都在5nm以下，粒径较小，并且从 热重、红外、紫外光谱图中可以看出所制得的纳米粉体纯 度较大 。但是整个实验过程中出现意外因素很多，实验 方案也是在实验过程中修正的。我们先以均匀沉淀法制备 SnO2纳米粒子，通过改变SnCl4 和CO(NH2)2的浓度比， 观察它们的浓度比对粒子粒径和分散性能的影响，以得到 最佳的浓度比例，但是在制备过程中发现SnCl4 和 CO(NH2)2浓度比为1：3和1：5的反应产物都无法用离心 法分离出产品，且它们浓度为1：4的反应所得的产品产 量很低，以致达不到预期的实验目的。后来在老师的指导 下，参考恒pH氨水-尿素沉淀法制α-Fe2O3纳米粉体，改 进实验方案，制备SnO2纳米粒子，然后比较两种方法制 得的纳米粒子的禁带宽度，吸收边带，以及粒径的大小。
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。
水热合成法讲解
1
原理
2
分类
目录
3
过程
5
具体应用
4
与核壳结构 的关系
沉淀法
水解法
制备微粉
喷雾法 氧化还原法
冻结干燥法
要得到化合物微粉，加热处理必 不可少。 而高温易造成缺陷，不能保持组 分的均匀性。指：温度为100～1000℃、压力为1MPa～1GPa条件下利用水溶液 中物质化学反应所进行的合成。在亚临界和超临界水热条件下,由于反应处于 分子水平,反应性提高,因而水热反应可以替代某些高温固相反应。
利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的物质溶解，并且重结 晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。
反应过程的驱动力是最后可溶的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差， 即反应向吉布斯焓减小的方向进行。
二、水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型：
➢ “均匀溶液饱和析出”机制：由于水热反应温度和体系压力的升高，溶质在溶 液中溶解度降低并达到饱和，以某种化合物结晶态形式从溶液中析出。
6)水热结晶：可使一些非晶化合物脱 水结晶。例如：AI(OH)3—— Al203•H20
三、具体过程
基本设备：水热合成反应釜 具体流程： (1)选择反应前驱物，确定反应前驱物 的计量比。 (2)摸索前驱物加入顺序，混料搅拌。 (3)装釜、封釜、置入烘箱。 (4)确定反应温度、时间、状态进行反 应。 (5)取釜、冷却(空气冷或水冷)、取样。 (6)过滤、洗涤、干燥。
水热合成法分类
1)水热氧化：高温高压水、水溶液等 溶剂与金属或合金可直接反应生长性 的化合物。 例如：M+[0]——MxOy
2)水热沉淀：某些化合物在通常条件 下无法或很难生成沉淀，而在水热条 件下却生成新的化合物沉淀。 例如： KF+MnCI2——KMnF2
二氧化锡的制备及研究
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SnCl2·5H2O、掺杂金属氯化物、Na2CO3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SnO2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。
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电弧气化合成法
纳米二氧化锡粉体的超重力-水热法制备与表征
溅射 法【ｌ气 相 沉 积 法 、 离 子 体 法 和 化 学 法 如 溶 ６、 等 胶 凝胶法 、 水热 合 成 法 ｌ 醇 盐 水 解 法 、 乳 液 法 、 、 微 化学 沉淀 法 Ｊ 。 有 些 制备 方 法 由 于 工 艺路 线 复 等 杂或 有机 原料 价 格较 高 、 备 昂 贵而 使 工 业 化 生 产 设 受到 限制 。 同时 ， 使 所 得 的 粉体 具 有 良好 的结 晶 即 性和 较 小的粒 度 ， 团聚现 象很 难避 免 ， 但 这影 响 到产
切 力将 液体 撕裂 成 纳米 级 的膜 、 丝和 滴 ， 产生 巨大 的 和快 速 更新 的相 界 面 ， 使微 观 混 合 和 传 质 过 程 得 到 极大 强 化 。 由 于 具 有 良好 的 微 观 混 合 和 传 质 效 果 ［ ｌ旋 转 填 充床 已被 成功 应用 于 化学 沉 淀法 制 备 １， Ｏ
品的实 际应用 ， 别 是 当 团 聚 严重 后造 成 比 表 面积 特
本 文 将 两者 进 行 有 机 结 合， 转填 充床 代 替 一 旋
般的反 应 器 ， 热 方 法 作 为 后 处 理 ， 其 他 方 法 相 水 与
比， 所得 纳 米 Ｓ ０ ｎ ２粉 体 具 有 结 晶 性 好 ， 度 细 化 、 粒 高分 散性 以及 比表 面积大 等 特 点。
一
器 内， 反应物 在 比地 球 重 力 场 大 数 百 倍 至 干 倍 的 超 重 力环 境 下的多 孔 介 质 中产 生 流 动接 触 ， 巨大 的 剪
粉体 。 制备纳 米 Ｓ ０ ｎ ２的 方 法 很 多， 要 有 物 理 法 如 主
旋转床得到 Ｓ０ ｎ ２的 前 驱 体 ， 必 须通 过 后 处 理 才 还 能得 到性 能 良好 的 Ｓ Ｏ２ ｎ 粉体 。水 热 法是 合 成 晶体 的重要 方 法 ， 合 成 的 晶 体 具 有 晶体 质 量 高 、 陷 其 缺 少 、 杂 均 匀 等 特 点 ， 广 泛 应 用 于 纳 米 材 料 的 掺 已
水热法制备Fe3+改性的SnO 2纳米颗粒
摘要 采用水热法制备了 Fe3+改性的 SnO2 纳米颗粒, 通过 XRD、BET、TEM、FT鄄IR 和紫外鄄可见漫反射光谱 (DRS)对其结构和光学性质进行研究. 结果表明, 水热过程实现了氧化锡的直接晶化, 产物为金红石结构, Fe3+进入 SnO2 的晶格之中形成固溶体. 这种方法制备的 Fe3+改性的 SnO2 纳米颗粒为单分散状态, 粒径分布均匀, 纯的 SnO2 未焙烧前平均粒径为 6.0 nm, 随着 Fe3+添加量的增大, 样品的粒径减小. BET 显示纯的 SnO2 样品比表面积 为 206.1 m2·g-1, 随着 Fe3+添加量增大, 产物的比表面积增大, 同时样品的紫外鄄可见吸收发生红移.
本 文 以 SnCl4·5H2O、FeCl3·6H2O 和 氨 水 为 原 料, 利用水热法制备了 Fe3+改性的 SnO2 纳米颗粒, 并研究了 Fe3+的添加量及焙烧温度对其结构和光学 性质的影响.
1 实验部分
1.1 样品合成 向 80 mL 蒸馏水中加入柠檬酸至溶液 pH越1耀2,
搅拌 10 min, 加蒸馏水至溶液体积为 96 mL, 然后加 入 17.529 g SnCl4·5H2O , 搅拌溶解. 加热至 50 益并 恒温. 然后加入 FeCl3·6H2O, 为了提高胶体的稳定 性能, 同时加入 渍=10%的聚乙二醇水溶液 10 mL, 搅拌加热至溶液澄清透明, 形成溶胶. 然后逐滴加入 氨水 30 mL, 溶胶变浑浊. 继续搅拌 30 min. 将上述 悬浊液转移到水热釜中, 150 益下反应 12 h. 过滤、 110 益烘干、研磨, 即得样品. 样品中加入 Fe 的摩尔 分数分别为 0、1.0豫、5.0豫、10.0%、15.0豫、20.0豫. 为 考察样品的热稳定性, 空气中, 将水热法制备的纯的 SnO2 样品和 10豫的 Fe3+改性的 SnO2 纳米粉体分别 在 350、600、800 益下焙烧 1 h. 1.2 样品表征
水热法制备纳米SnO2及其气敏性能
支持计划$"$#"1(-2-.)$$@%资助项目& 第一作者!张战营$#NA@)%!男!博士!教授&
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水热法制备二氧化锡纳米材料实验的改进
Ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｆ ｒ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ－ ｙ ｒ ｔ ｅ ｍａ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｏ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ — ｄ ｏｈ ｒ ｌ ｈ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｏ ｎ ｎ ｎ ｍａ ｅ ｉｌ ｙ ｔ ｅ ｉ ｆＳ Ｏ２ ａ ｏ ｔ ｒａ
Ｃ ＮＹ ｎ ＨＥ ｕ ，ＷＡ ＧＸｉ — ａｇ Ｄｎ ｈ ｎ ｌ ｇ ＷＵ Ｑｎ —ｈ ｎ Ｎ ａ ｇｎ ， ｉｇＣ ｕ —ｉ ， ｉｇ ｓｅ ｇ ｏ ｎ
５ 系统 测 试
为 了检 验 系 统 的工 作 性 能并 分 析 误 差 ， 系 统 对 的两种 功 能 分 别 进 行 了测 试 。 系 统 “自动 水 平 ” 功 能 的测 试 方 法 是 在 系 统 底 座 的一 端 垫 上 不 同小 木
；
１
２
参考文献 （ ｅ ｒ ｃｓ ： Ｒ ｆ ｅ ｅ） ｅｎ
纳米 材 料 是 近 二 三 十 年 来 研 究 得 非 常 多 的材 料 ， 生 听来 相 当神 奇 ： 很 多 特 异 的性 能 ， 度 在 学 有 尺 纳米 范 围 ， 且就 在 纳 米 尺 度 范 围还 可 以通 过 某 些 而 手段 进行 调控 ， 长 出许 多 有 趣 的形 貌 。而 在 众 生
（ 目编 号 ：３０ ０ ０ ５ 。 项 １８ １１５ ）
洗 涤完 毕实 验就 结 束 了 ， 生 对 自 己合 成 出来 的产 学
品到底 是什 么 、 长什 么样 子没 有一 点概 念 ， 学生 觉 得
该 实验操 作 枯燥 乏 味 ， 习 的兴趣 降低 ， 极性 也 随 学 积
实 验 室 科 学
ｆ ｎ ａ ｎ ａ ｔｃ ｉａ ａ ｉｉ ｕ ｄ ｍｅ ｔｌ ｅ ｈｎ ｃ ｌ ｂ ｌｔ ｃ ｅ ｔｖ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｎｅ ｓ ｎｄ ｈ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｐ ａ ｔｃ ｌ ｂｌｔ ． Ｔｈ ｙ， ｒ ａ ｉｅ ｏ ｅｏｌ ｓ ａ ｔ ｅ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｒ ｃ ｉａ ａ ｉｉ ｓ ｙ ｅ
水热法合成二氧化锡纳米晶粉实验报告
SnQ纳米微晶的溶胶一水热法合成2007级化学系应用化学专业颜廷国刘峰一、前言二氧化锡（SnQ）纳米晶粉是一种半导体氧化物，具有很大的比表面积和表面吸附特性，因而被广泛应用于各种有害、有毒及可燃易爆气体报警的气敏材料和湿敏材料。
目前，制备超细二氧化锡（SnC2 ）微粉的方法很多，包括溶胶一凝胶法、化学沉降法、激光分解法和水热合成法等，其中用水热法制备二氧化锡微晶有许多优点，如：a）由于反应是在相对较高的温度和压力下进行，因此有可能实现在常规条件下不能进行的反应。
b）产物直接为晶态，使得晶粉粒度分布窄，晶体较完整；无须经过焙烧晶化过程，因此团聚较少，粒度均匀，形态比较规则。
c）改变反应条件（温度、酸碱度、原料配比、矿化剂等）可能得到具有不同晶体结构、组成、形貌和颗粒尺寸的产物。
本文初步探讨了反应温度、介质酸度和反应物浓度对纳米二氧化锡的形成、形貌和粒状尺寸的影响。
二、实验部分1）水热法制备纳米晶粉SnQ的反应机理：首先是SnCb水解：Sn CI4如20= Sn（OH）4（S）4HC1形成无定形的Sn（OH）4沉淀，接着发生Sn （OH）4的脱水缩合和晶化作用：nSn（OH）4-在一定温度下t nSnQ+2nH?。
形成SnQ纳米微晶。
2）试剂：实验中所用的四氯化锡、醋酸铵、乙醇（95%）、冰醋酸、氢氧化钾均为分析纯（AR试剂。
3）实验仪器：烧杯、容量瓶（50ml）、玻璃棒、酸度计（pHS-3C 型）、聚四氟乙稀衬里不锈钢压力釜、台式烘箱、离心机（附带离心管）、表面皿、电子天平、研钵、真空泵、抽滤装臵、PH试纸。
4）实验试剂的准备：反应液的配制：分别配制浓度分别为0.5mol/L 、 1.0mol/L 、2.0mol/L 的SnCI4溶液。
缓冲液的配制：取77.08 克醋酸铵固体与59ml 冰醋酸充分混合配制成PH约为4.5的缓冲液。
配制浓度为 6.0mol/L 的氢氧化钾溶液。
5）合成反应：以分析纯四氯化锡（SnCl4 〃5H 2O ）为原料，用蒸馏水配制成的一定浓度溶液在一定温度下，按一定K/Sn 摩尔比边搅拌边加入KOH溶液至溶液PH=1.45,将溶液注入具有聚四氟乙烯衬里的不锈钢压力釜中，在160° C下进行水热恒温晶化1.5小时，待反应釜冷却至室温，倒出反应釜中反应产物至离心试管中，加入醋酸铵—醋酸缓冲液离心洗涤4—5 次，最后用95%的乙醇洗涤两次，于800C 下干燥，然后研细。
纳米氧化锡的水热合成工艺
纳米氧化锡的水热合成工艺纳米氧化锡（SnO2）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，例如气体传感器、光伏电池和锂离子电池等。
水热合成是一种常用的制备纳米氧化锡的方法，具有简单、低成本和可控性好的优点。
下面将详细介绍纳米氧化锡的水热合成工艺。
首先，在水热合成工艺中，需要准备适当的起始材料，通常是锡盐（如氯化锡、硝酸锡等）和适量的碱性溶液（如氢氧化钠、氨水等）。
锡盐是来源于锡矿石，其中的锡离子是合成氧化锡的关键原料。
其次，将适量的锡盐溶解在蒸馏水中，形成锡盐溶液。
然后，在一个密封的反应容器中，加入相应量的碱性溶液，并将锡盐溶液慢慢滴加到碱性溶液中，同时搅拌均匀。
这一步是为了让锡离子与碱性溶液充分接触，形成Sn(OH)4。
接下来，反应容器中的锡盐溶液和碱性溶液在高温高压的条件下进行水热反应。
一般情况下，反应温度在100-200摄氏度之间，反应时间在1-24小时之间。
水热反应中，通过调节反应温度和时间，可以控制纳米氧化锡的粒径和形貌。
在水热反应过程中，锡离子会与碱性溶液中的氢氧根离子（OH-）发生还原反应，生成氢氧化锡（Sn(OH)4）颗粒。
随着反应的进行，氢氧化锡颗粒会逐渐聚集并形成团簇结构。
在高温高压的条件下，团簇结构会发生重排和热力学驱动的转化，逐渐形成纳米氧化锡颗粒。
通过控制反应温度和时间，可以调节颗粒的尺寸和形貌。
例如，较低的反应温度和较短的反应时间可以制得较小的颗粒，而较高的反应温度和较长的反应时间可以制得较大的颗粒。
在水热反应完成后，得到的产物需要经过一系列的处理步骤来去除杂质和调整其性质。
通常，产物会经过离心或过滤的步骤来分离颗粒。
然后，颗粒会进行洗涤和干燥的步骤，以去除残留的溶液和溶剂。
最后，可以通过高温煅烧的方式来改善纳米氧化锡的结晶度和纯度。
总结来说，纳米氧化锡的水热合成工艺是一种简单、低成本且可控性好的制备方法。
通过调节反应条件，可以获得不同尺寸和形貌的纳米氧化锡颗粒。
然而，水热合成工艺也存在一些问题，如反应温度和时间的选择、杂质的控制和产物的后处理等方面仍需要进一步研究和改进。
关于氧化锡的制备方法
SnO2体材料的密度为5.67g/cm，通常制备的S n O2薄膜密度大约为体材料密度的80～90%，熔点为1927摄氏度。
SnO2及其掺杂薄膜具有高可见光透过率、高电导率、高稳定性、高硬度和极强的耐腐蚀性等性能。
宽带隙半导体的纳米线具有巨大的纵横比，表现出奇特的电学和光学性能，使其在低压和短波长光电子器件方面具有潜在的应用前景。
与传统SnO2相比,由于SnO2纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而在光、热、电、声、磁等物理特性以及其他宏观性质方面都会发生显著的变化。
二、纳米氧化锡的制备1.固相法1)高能机械球磨法高能机械球磨法是利用球磨机的转动或振动,对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌。
2)草酸锡盐热分解法2.液相法1)醇—水溶液法2)溶胶—凝胶法溶胶—凝胶法的基本原理是:金属醇盐或无机盐在有机介质中经水解、缩聚,形成溶胶,溶胶聚合凝胶化得到凝胶,凝胶经过加热或冷冻干燥及焙烧处理,除去其中的有机成分,即可得到纳米尺度的无机材料超细颗粒。
3)微乳液法微乳液法是将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中;然后这两种反应物在一定条件下通过物质交换彼此发生反应,借助超速离心,使纳米微粒与微乳液分离;再用有机溶剂清洗除去附着在表面的油和表面活性剂;最后在一定温度下干燥处理,即可得到纳米微粒的固体样品。
4)沉淀法沉淀法分直接沉淀法和均匀沉淀法，直接沉淀法是制备超细氧化物广泛采用的一种方法,它是在含有金属离子的溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀,除去阴离子,沉淀经热分解。
均匀沉淀法是利用某一反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢均匀地释放出来。
制得超细氧化物。
5)水热法水热法制备超细微粉的技术始于1982年,它是指在高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶解度大于对应氧化物在水中的溶解度,氢氧化物溶入水中同时析出氧化物。
一步水热法制备高分散的二氧化锡纳米颗粒的制备方法[发明专利]
![一步水热法制备高分散的二氧化锡纳米颗粒的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/701cdd7d777f5acfa1c7aa00b52acfc789eb9f6f.png)
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510028063.2(22)申请日 2015.01.20C01G 19/02(2006.01)B82Y 30/00(2011.01)(71)申请人天津大学地址300072 天津市南开区卫津路92号天津大学(72)发明人李新刚 柴澍靖 崔丽凤(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201代理人王丽(54)发明名称一步水热法制备高分散的二氧化锡纳米颗粒的制备方法(57)摘要本发明涉及一步水热法制备高分散的SnO 2纳米颗粒的制备方法，将锡源溶于去离子水中，滴加氨水或乙二胺至pH ＝7，用去离子水和乙醇反复洗涤锡源中的阴离子，将洗去阴离子的固体沉淀物分散在去离子水和乙醇混合溶液中，加入氨水或乙二胺，调pH 至碱性，使其形成Sn(OH)62-溶胶，取三氧化二铝放入溶液中，室温搅拌1～6小时，得到前驱体。
将前驱体移入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后在140～260℃进行水热反应8～48小时，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥；得到高分散的SnO 2纳米颗粒。
本发明所使用的各种溶剂均对环境友好，无毒性物质产生；SnO 2纳米颗粒尺寸小、粒径均一，具有着广阔应用前景。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图4页(10)申请公布号CN 104528811 A (43)申请公布日2015.04.22C N 104528811A1.一种一步水热法制备高分散的SnO2纳米颗粒的制备方法，其特征是步骤如下：1)将锡源溶于去离子水中，滴加氨水或乙二胺至pH＝7，用去离子水和乙醇反复洗涤锡源中的阴离子，将洗去阴离子的固体沉淀物分散在去离子水和乙醇混合溶液中，加入氨水或乙二胺，调pH至碱性，使其形成Sn(OH)62-溶胶，取三氧化二铝放入溶液中，室温搅拌1～6小时，得到前驱体；2)将步骤1)得到的前驱体移入聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后在140～260℃进行水热反应8～48小时，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥；得到高分散的SnO2纳米颗粒。
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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。
本实验反应温度以120℃~160℃为宜。
（2）反应介质的酸度：当反应介质的酸度较高时，SnCl4的水解受到抑制，中间物Sn （OH）4生成相对较少，脱水缩合后，形成的SnO2晶核数量较少，大量Sn4+离子残留在反应液中。
这一方面有利于SnO2微晶的生长，同时也容易造成粒子间聚结，导致产生硬团聚，这是制备纳米粒子时应尽量避免的。
当反应介质的酸度较低时，SnCl4水解完全，大量很小的Sn（OH）4质点同时形成。
在水热条件下，经脱水缩合和晶化，形成大量SnO2纳米微晶。
此时由于溶液中残留的Sn4+离子数量也很少，生成的SnO2微晶较难继续生长。
因此产物具有较小的平均微粒尺寸，粒子间的硬团聚现象也相应减少。
本实验反应介质的酸度控制在pH=1.45。
（3）反应物的浓度:单独考察反应物浓度的影响时，反应物浓度愈高，产物SnO2的产率愈低，这主要是由于当SnCl4浓度增大时，溶液的酸度也增大，Sn4+的水解受到抑制的缘故。
当介质的pH=1.45时，反应物的粘度较大，因此反应物浓度不宜过大，否则搅拌难于进行。
一般用【SnCl4】=1mol•L-1为宜。
三．实验步骤
1.水热反应
把配制好的原料液倾入具有四氟乙烯衬里的不锈钢压力釜内，用管式电炉套加热压力釜。
用控温装置控制压力釜的温度，在水热反应所要求的温度下进行一段时间（约2h）。
反应结束，停止加热，待压力釜冷却至室温时，开启压力釜，取出反应产物。
2.反应产物的后处理
将反应物静止沉降，移去上层清液后，用大约20ml10%乙酸加入1g乙酸铵的混合液洗涤沉淀物4~5次，洗去沉淀物中的Cl-和K+离子，最后用ω=95%的乙醇洗涤两次，干燥后研细。
3.反应产物的表征
TEM图谱分析
四．实验记录与分析
1.水热反应条件：
pH=1.45，其余条件同原理所述。
2.TEM图谱分析
（1）pH=1.45
（2）pH=4
（3）pH=7
（4）pH=8
（5）pH=10
分析如下：
从图中可见：随着pH的增加，所形成的微粉间的聚结度也相应增大。
pH=1.45时微粒间的分散度最好。