低维纳米SnO2气敏材料的制备
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曾春来, 唐东升. 物理学报. 2007,56 (11): 6531-06
CVD法制备纳米SnO2管
用燃烧化学气相沉积法制备横截面为正方形的纳米 SnO2管制备工艺流程图 二乙基己酸锡盐 无水乙醇溶液 微米与亚微米 雾滴 高纯氧气 形成SnO2 气相 火焰传输至 SiO2衬底 大气环境 燃烧
凝胶沉积成 SiO2碳纳米管
CVD法制备SnO2纳米材料
化学气相淀积是一种或多种气态物质在衬底
表面进行化学反应制备SnO2纳米材料。 物质源：SnO、Sn、SnCl2、SnCl4或含锡的有机化 合物 氧气源：O2、H2O2、Fe(NO3)3 载气：N2、Ar 衬底：SiO2、Au
CVD法制备SnO2纳米材料
上图为一种化学气相沉积装置。在反应 室中，载气携带高温蒸发物质源与氧气源进 行反应，在热衬底上淀积生长 SnO2 薄膜、纳 米棒、纳米管等。
时间等方面的性能有待 提高。
改 善 其 不足 从
而 提 高 气敏 性 能。
低维纳米SnO2气敏材料制备方法
A. 溶胶凝胶法
B. 水热法
C. 化学气相沉积
D. 双模板法
溶胶凝胶法制备 SnO2纳米颗粒
制备原理
在常温下，利用 SnCl4 - 柠檬酸溶液的水解 生成Sn(OH)4或 SnO2· nH2O ，制备纯净的SnO2 粉体。反应中加入的柠檬酸与 Sn4+螯合，使溶液 中的Sn4+被体积较大的柠檬酸均匀分散，从而制
CVD法制备SnO2纳米材料
CVD法制备SnO2纳米材料的优点 纳米微粒颗粒均匀，纯度高，粒度小，分 散性好； 化学反应活性高，易于在淀积过程中掺杂， 工艺可控且连续； CVD法制备SnO2纳米材料的缺点 设备条件要求高，过程不易控制。
双模板法制备SnO2纳米管
制备原理及过程
一定浓度葡萄 糖乙醇水溶液 MWCNT 超声分散 黑色悬浮液 密封高压釜内 190℃加热6h 深紫色混合物 离心分离， 清洗，干燥 双重模板 Preparation of Dual Templates L.S. Zhang et al. Chem. Mater. 2010, 22, 414–419
SnO2 是 最早使用也 是目前应用 最为广泛的 一种气敏材 料。
SnO2气敏材料
SnO2 作 为 气 敏 材 料有许多优于其他材料 可利用亚 微 米 及 纳米 技
的性能，如物理化学稳
定性好、工作温度低、 灵敏性较高等，但其选
术 制 备 比表 面
积 较 大 的低 维 SnO2 材 料 ， 以
择性、响应时间和恢复
a
b
c
d
水热法制备蒲公英型SnO2微米球
实验结果分析
所得样品的XRD分析
水热法制备蒲公英型SnO2微米球
本制备方法的优点 直接制备由多个一维纳米结构单体有序 组装成的大尺寸的纳米组装结构 改变实验参数，可以得到不同形貌和尺 寸的纳米粉体
纳米棒成发散状排列，形成了大量的孔 隙，利于气体的扩散，提高了材料的气 敏性能。
SnO2 hollow structure was a promising nanomaterial in fabricating quick response and recovery gas sensor.
参考文献
1. 辛有飞. SnO2材料的制备及气敏性能的 研究. 燕山大学,2010； 2. 王宇. SnO2及SnFeNbO体系的合成与 性质研究.吉林学,2008； 3. 曾春来, 唐东升. 物理学报. 2007,56 (11): 6531-06； 4. L. Ying et al. Adv.Func.Mater. 2005,15, No.1 5. L.S. Zhang et al. Chem. Mater. 2010, 22, 414–419
备粒径更小的纳米晶体。
辛有飞. SnO2材料的制备及气敏性能的研究. 燕山大学,2010
溶胶凝胶法
SnCl4溶液
柠檬酸溶液 氨水
水解
溶胶
凝胶
Baidu Nhomakorabea干燥
研磨
烧结
制备工艺流程图
研磨
SnO2 纳米粉体
溶胶凝胶法
(1) 氢氧化锡溶胶的制备：
配制一定摩尔浓度的 四氯化锡-柠檬酸溶液
制备过程
将一定量的25%的氨水逐滴加入到 四氯化锡溶液中，边滴加边搅拌。
(2) 胶体的老化：
配制好的溶胶，需要静置老化后，才能变为凝胶。
(3) 胶体的干燥：
将制得的氢氧化锡胶体放到电热恒温干燥箱中，在 70℃下干燥 完全后，再将烘干后的胶体在玛瑙研钵中研磨，得到非常疏松的白色 水合氧化锡粉体。
(4) 干凝胶的烧结：
将制得的水合氧化锡白色粉体放入电阻炉中煅烧，经煅烧后的样 品用玛瑙研钵研磨后，即可以得到纯净的 SnO2粉体。
L/O/G/O
Thank You!
溶胶凝胶法制备 SnO2纳米颗粒
溶胶凝胶法的优缺点
优点：
实验设备简单易控，实验重复性好
制备温度较低 颗粒度均一，产物粒径小 粉体产率高、性能好 缺点： 方法相对较复杂
水热法制备SnO2纳米材料
水热法制备SnO2纳米材料的优势
反应在相对高的温度和压力下进行，可实现在 常规条件下不能进行的反应。 改变反应条件可能得到具有不同晶体结构、组 成、形貌和尺寸的产物。
L/O/G/O
低维纳米SnO2气敏材料的制备
郑丽华 宋丽蓉 杨小燕 朱桂莲 刘硕 徐梦 孙怡
背景介绍
气敏传感器
气敏材料的 研究对提高气敏 传感器的灵敏度、 选择性、长期稳 定性以及降低工 作温度、缩短响 应时间等方面有 着重要的作用。
半 导 体 气敏元件与特 定气体接触时， 半导体的性质 将发生变化， 借此检测气体 的成分及其浓 度。
双模板法
实验结果
nanoparticles’ grain size: 5 ~ 7 nm nanotubular diameter: 40nm rutile phase
双模板法
Advantage of small grain size and tubular structure
allow full contact between SnO2 surface and gas molecules, fast diffusion of target gas the signal drifting is much smaller from hollow structure than from commercial SnO2 fast and full recovery of the sensing material when hydrogen flow is cut off
图1.
500 ℃退火后不同柠檬酸浓度下的SnO2粉体的TEM和选区电子衍射图 (a) 0.1 mol/L； (b) 0.2 mol/L；(c) 0.3 mol/L； (d) 0.2 mol/L柠檬酸下SnO2粉体选区电子衍射图
图2. 不同退火温度的 SnO2薄膜的 TEM 图 (a) 400 ℃； (b) 600 ℃；(c) 800 ℃
产物为晶态，无需焙烧晶化，可以减少团聚。
水热法制备蒲公英型SnO2微米球
配制SnCl4溶液
加入NaOH溶液 并搅拌
制备工艺流程图
Sn(OH)62前驱液
反应釜中水热反应
H2O + 正丁醇
沉淀物
分离、洗涤、烘干
Span80 蒲公英型 SnO2微米球
王宇. SnO2及SnFeNbO体系的合成与性质研究.吉林大学,2008
2Sn[OOCCH(C2H5)C4H9]2+45O2→2SnO2+32CO2+30H2O
CVD法制备纳米SnO2管
实验结果分析
制备的纳米SnO2 管 垂直于衬底生长， 横截面为正方形。
L. Ying et al. Adv.Func.Mater. 2005,15, No.1
纳米SnO2管的SEM图像
CVD法制备纳米SnO2管
用燃烧化学气相沉积法制备横截面为正方形的纳米 SnO2管制备工艺流程图 二乙基己酸锡盐 无水乙醇溶液 微米与亚微米 雾滴 高纯氧气 形成SnO2 气相 火焰传输至 SiO2衬底 大气环境 燃烧
凝胶沉积成 SiO2碳纳米管
CVD法制备SnO2纳米材料
化学气相淀积是一种或多种气态物质在衬底
表面进行化学反应制备SnO2纳米材料。 物质源：SnO、Sn、SnCl2、SnCl4或含锡的有机化 合物 氧气源：O2、H2O2、Fe(NO3)3 载气：N2、Ar 衬底：SiO2、Au
CVD法制备SnO2纳米材料
上图为一种化学气相沉积装置。在反应 室中，载气携带高温蒸发物质源与氧气源进 行反应，在热衬底上淀积生长 SnO2 薄膜、纳 米棒、纳米管等。
时间等方面的性能有待 提高。
改 善 其 不足 从
而 提 高 气敏 性 能。
低维纳米SnO2气敏材料制备方法
A. 溶胶凝胶法
B. 水热法
C. 化学气相沉积
D. 双模板法
溶胶凝胶法制备 SnO2纳米颗粒
制备原理
在常温下，利用 SnCl4 - 柠檬酸溶液的水解 生成Sn(OH)4或 SnO2· nH2O ，制备纯净的SnO2 粉体。反应中加入的柠檬酸与 Sn4+螯合，使溶液 中的Sn4+被体积较大的柠檬酸均匀分散，从而制
CVD法制备SnO2纳米材料
CVD法制备SnO2纳米材料的优点 纳米微粒颗粒均匀，纯度高，粒度小，分 散性好； 化学反应活性高，易于在淀积过程中掺杂， 工艺可控且连续； CVD法制备SnO2纳米材料的缺点 设备条件要求高，过程不易控制。
双模板法制备SnO2纳米管
制备原理及过程
一定浓度葡萄 糖乙醇水溶液 MWCNT 超声分散 黑色悬浮液 密封高压釜内 190℃加热6h 深紫色混合物 离心分离， 清洗，干燥 双重模板 Preparation of Dual Templates L.S. Zhang et al. Chem. Mater. 2010, 22, 414–419
SnO2 是 最早使用也 是目前应用 最为广泛的 一种气敏材 料。
SnO2气敏材料
SnO2 作 为 气 敏 材 料有许多优于其他材料 可利用亚 微 米 及 纳米 技
的性能，如物理化学稳
定性好、工作温度低、 灵敏性较高等，但其选
术 制 备 比表 面
积 较 大 的低 维 SnO2 材 料 ， 以
择性、响应时间和恢复
a
b
c
d
水热法制备蒲公英型SnO2微米球
实验结果分析
所得样品的XRD分析
水热法制备蒲公英型SnO2微米球
本制备方法的优点 直接制备由多个一维纳米结构单体有序 组装成的大尺寸的纳米组装结构 改变实验参数，可以得到不同形貌和尺 寸的纳米粉体
纳米棒成发散状排列，形成了大量的孔 隙，利于气体的扩散，提高了材料的气 敏性能。
SnO2 hollow structure was a promising nanomaterial in fabricating quick response and recovery gas sensor.
参考文献
1. 辛有飞. SnO2材料的制备及气敏性能的 研究. 燕山大学,2010； 2. 王宇. SnO2及SnFeNbO体系的合成与 性质研究.吉林学,2008； 3. 曾春来, 唐东升. 物理学报. 2007,56 (11): 6531-06； 4. L. Ying et al. Adv.Func.Mater. 2005,15, No.1 5. L.S. Zhang et al. Chem. Mater. 2010, 22, 414–419
备粒径更小的纳米晶体。
辛有飞. SnO2材料的制备及气敏性能的研究. 燕山大学,2010
溶胶凝胶法
SnCl4溶液
柠檬酸溶液 氨水
水解
溶胶
凝胶
Baidu Nhomakorabea干燥
研磨
烧结
制备工艺流程图
研磨
SnO2 纳米粉体
溶胶凝胶法
(1) 氢氧化锡溶胶的制备：
配制一定摩尔浓度的 四氯化锡-柠檬酸溶液
制备过程
将一定量的25%的氨水逐滴加入到 四氯化锡溶液中，边滴加边搅拌。
(2) 胶体的老化：
配制好的溶胶，需要静置老化后，才能变为凝胶。
(3) 胶体的干燥：
将制得的氢氧化锡胶体放到电热恒温干燥箱中，在 70℃下干燥 完全后，再将烘干后的胶体在玛瑙研钵中研磨，得到非常疏松的白色 水合氧化锡粉体。
(4) 干凝胶的烧结：
将制得的水合氧化锡白色粉体放入电阻炉中煅烧，经煅烧后的样 品用玛瑙研钵研磨后，即可以得到纯净的 SnO2粉体。
L/O/G/O
Thank You!
溶胶凝胶法制备 SnO2纳米颗粒
溶胶凝胶法的优缺点
优点：
实验设备简单易控，实验重复性好
制备温度较低 颗粒度均一，产物粒径小 粉体产率高、性能好 缺点： 方法相对较复杂
水热法制备SnO2纳米材料
水热法制备SnO2纳米材料的优势
反应在相对高的温度和压力下进行，可实现在 常规条件下不能进行的反应。 改变反应条件可能得到具有不同晶体结构、组 成、形貌和尺寸的产物。
L/O/G/O
低维纳米SnO2气敏材料的制备
郑丽华 宋丽蓉 杨小燕 朱桂莲 刘硕 徐梦 孙怡
背景介绍
气敏传感器
气敏材料的 研究对提高气敏 传感器的灵敏度、 选择性、长期稳 定性以及降低工 作温度、缩短响 应时间等方面有 着重要的作用。
半 导 体 气敏元件与特 定气体接触时， 半导体的性质 将发生变化， 借此检测气体 的成分及其浓 度。
双模板法
实验结果
nanoparticles’ grain size: 5 ~ 7 nm nanotubular diameter: 40nm rutile phase
双模板法
Advantage of small grain size and tubular structure
allow full contact between SnO2 surface and gas molecules, fast diffusion of target gas the signal drifting is much smaller from hollow structure than from commercial SnO2 fast and full recovery of the sensing material when hydrogen flow is cut off
图1.
500 ℃退火后不同柠檬酸浓度下的SnO2粉体的TEM和选区电子衍射图 (a) 0.1 mol/L； (b) 0.2 mol/L；(c) 0.3 mol/L； (d) 0.2 mol/L柠檬酸下SnO2粉体选区电子衍射图
图2. 不同退火温度的 SnO2薄膜的 TEM 图 (a) 400 ℃； (b) 600 ℃；(c) 800 ℃
产物为晶态，无需焙烧晶化，可以减少团聚。
水热法制备蒲公英型SnO2微米球
配制SnCl4溶液
加入NaOH溶液 并搅拌
制备工艺流程图
Sn(OH)62前驱液
反应釜中水热反应
H2O + 正丁醇
沉淀物
分离、洗涤、烘干
Span80 蒲公英型 SnO2微米球
王宇. SnO2及SnFeNbO体系的合成与性质研究.吉林大学,2008
2Sn[OOCCH(C2H5)C4H9]2+45O2→2SnO2+32CO2+30H2O
CVD法制备纳米SnO2管
实验结果分析
制备的纳米SnO2 管 垂直于衬底生长， 横截面为正方形。
L. Ying et al. Adv.Func.Mater. 2005,15, No.1
纳米SnO2管的SEM图像