專利名稱：一種二氧化錫納米管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米氧化物半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化錫納米管的制備 方法。
背景技術(shù)：
二氧化錫(Sn02)是常見寬帶隙半導(dǎo)體材料之一，禁帶寬度為3.6 eV，在氣敏、光 電子材料及催化材料等方面具有重要的應(yīng)用價值。在納米尺度的二氧化錫中，具有一維 結(jié)構(gòu)的納米Sn02(納米管，納米線和納米棒)，由于具有獨特的結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和 較高的活性，在氣敏，電導(dǎo)，光敏吸收等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
目前人們制備一維納米結(jié)構(gòu)Sn02的方法主要涉及鹽熔法、化學(xué)氣相沉積和溶膠-凝膠 等方法。這些方法通常要借助模板在高真空或較高的溫度下完成，屬于熱化學(xué)法制備材 料的范疇。在一定程度上存在著生產(chǎn)成本高，反應(yīng)條件苛刻，工藝難以控制，生產(chǎn)工藝 復(fù)雜等問題。因此，有必要開發(fā)一種制備高產(chǎn)率，低成本，簡單合成一維納米結(jié)構(gòu)Sn02 的方法。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方 法，其工藝簡單，產(chǎn)率高、成本低。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，包括
配制前驅(qū)溶液將亞錫鹽、表面活性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制成前驅(qū)溶液； 輻照前驅(qū)溶液將配制成的所述前驅(qū)溶液置于紫外光源下輻照至前驅(qū)溶液表層生成 膜狀物；
后處理輻照結(jié)束后取出所述前驅(qū)溶液表層生成的膜狀物進(jìn)行洗滌、干燥后即得到 二氧化錫納米管。
所述配制出的前驅(qū)溶液中，亞錫鹽的質(zhì)量濃度為0.1 10%。所述亞錫鹽為硫酸亞錫、氯化亞錫或硝酸亞錫中的任一種。 所述配制出的前驅(qū)溶液中，表面活性劑質(zhì)量濃度為0.1 5%。
所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基四甲基溴化銨、 聚乙烯吡咯垸酮、聚乙烯醇、烷基酚聚氧乙烯醚中的任一種或任意幾種的混合物。
所述配制前驅(qū)溶液使用的稀酸溶液的質(zhì)量濃度為0.5 15%;配制前驅(qū)溶液傅的稀酸 溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為1 10%。
所述稀酸溶液為硝酸溶液、醋酸溶液、鹽酸溶液、硫酸溶液和甲酸溶液中的任一種。
所述輻照前驅(qū)溶液中使用的紫外光源采用紫外燈，紫外燈的功率為8 40w，紫外燈 的主波長范圍為250 370nm，輻照時紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為5 40cm，輻照強 度為0.05~2.0mW/cm2，輻照時間為3 24h。
所述方法的后處理步驟中對取出的所述前驅(qū)溶液表層的膜狀物進(jìn)行洗滌、干燥包
括
用蒸餾水對取出的膜狀物反復(fù)洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三次，洗滌后的干 燥是在室溫條件下自然風(fēng)干或在烘箱中加熱烘干。
所述烘箱的烘干溫度為40 120'C，干燥時間為4 12h。
由上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過亞錫鹽、表面活 性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制出前驅(qū)溶液，利用紫外光源對配制出的前驅(qū)溶液輻 照，在前驅(qū)溶液表面生成膜狀物，取出膜狀物洗滌并干燥后即得到一維二氧化錫納米 管。該方法工藝簡單，提供了一條合成一維二氧化錫納米管的新途徑，其反應(yīng)條件溫 和，無污染對環(huán)境友好，同時由于不需要后續(xù)高溫煅燒，有效的節(jié)約了能源。


圖l是本發(fā)明實施例二制得的二氧化錫納米管的X射線衍射圖2是本發(fā)明實施例二制得的二氧化錫納米管的掃描電子顯微鏡圖片；
圖3是本發(fā)明實施例二制得的二氧化錫納米管的透射電子顯微鏡圖片。
具體實施例方式
為便于理解，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的制備方法 不受限于這些實施例。 實施例一本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫 納米管的方法，該方法以亞錫鹽為原料，將其溶解于不同濃度的稀酸溶液中，加入適量 的表面活性劑配成前驅(qū)溶液，然后將配制成的前驅(qū)溶液置于紫外光源下輻照，輻照結(jié)束 后在前驅(qū)溶液表層生成膜狀物，將反應(yīng)體系表層生成的膜狀物取出后進(jìn)行洗滌、干燥即 得到一維的二氧化錫(Sn02)納米管。
上述制備方法的具體步驟如下
配制前驅(qū)溶液在攪拌下，將亞錫鹽和表面活性劑溶解于質(zhì)量濃度為0.5 15%稀酸 溶液中配制成前驅(qū)溶液，配成的前驅(qū)溶液中的亞錫鹽質(zhì)量濃度為0.1 10%，表面活性劑 質(zhì)量濃度為0.1 5%;
輻照前驅(qū)溶液將配成的前驅(qū)溶液，轉(zhuǎn)入表面皿中，置于不同波長的光源下輻照3 24h，收集前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物；
后處理用蒸餾水對收集的膜狀物反復(fù)洗滌至中性后，再進(jìn)一步用無水乙醇洗滌三
次，在自然條件下風(fēng)干干燥或在烘箱中加熱烘干，得到的產(chǎn)物即為具有一維結(jié)構(gòu)的二氧
化錫(Sn02)納米管。
上述制備方法的配制前驅(qū)溶液步驟中使用的亞錫鹽可以為硫酸亞錫、氯化亞錫或硝 酸亞錫中的任一種；使用的表面活性劑可以為十二烷基硫酸鈉(SLS)，十二烷基苯磺酸 鈉(SDS)，十六垸基四甲基溴化銨(CTAB)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙烯醇，烷 基酚聚氧乙烯醚(OP)中的任一種或任意幾種的混合物；使用的稀酸溶液可以為硝酸溶 液、醋酸溶液、鹽酸溶液、硫酸溶液和甲酸溶液中的任一種，稀酸溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選 為1 腦。
上述制備方法的輻照前驅(qū)溶液步驟中輻照用的紫外光源為紫外光，紫外燈的功率為 8 40w，紫外燈的主波長范圍為254 365nm，輻照時紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為 5 40cm，輻照強度為0.05 2.0mW/cm2，輻照時間為3 24h;
上述制備方法的后處理步驟中，若采用烘箱烘干進(jìn)行干燥，則烘箱的烘干溫度為 40 12(TC，干燥時間為4 12h。
本發(fā)明實施例提供的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(1) 提供了一種在常溫下合成一維二氧化錫納米管的新途徑；
(2) 采用光化學(xué)方法合成，利用低功率紫外燈作為輻照光源，在室溫下反應(yīng)，反應(yīng)條 件溫和，無污染對環(huán)境友好，同時由于不需要后續(xù)高溫煅燒，有效的節(jié)約了能源，降低 了合成二氧化錫納米管的成本。實施例二
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進(jìn)行
分別稱取3g硫酸亞錫和2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到200g質(zhì)量濃度為10。/。的醋酸 溶液中，在攪拌下溶解后得到前驅(qū)溶液；將得到的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12cm的表面皿中， 置于紫外燈下輻照14h (紫外燈功率8w，輻照波長254nm，紫外燈S前驅(qū)溶液的液面距離 為10cm);收集輻照后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中性后， 再用無水乙醇洗滌三次，洗漆后的樣品在10(TC下烘4h，得到產(chǎn)物即為一維Sn02納米管。 圖1是得到產(chǎn)物的X射線衍射圖，通過對照標(biāo)準(zhǔn)譜可以看出，圖l中三個明顯的衍射峰分別 對應(yīng)二氧化錫的三個晶面(IIO) 、 (101)和(211)，可知得到產(chǎn)物為二氧化錫。圖2是本發(fā)明 實施例得到二氧化錫納米管的掃描電子顯微鏡照片，可以看到樣品含大量的管；圖3是得 樣品的透射電子顯微鏡照片，可進(jìn)一步看出樣品為空心的管狀結(jié)構(gòu)。通過以上分析共同 證實了本發(fā)明實施例得到的樣品為二氧化錫納米管，并且納米管的直徑在200nm 500nm 之間。
實施例三
本實施例提供-種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進(jìn)行
分別稱取5g硝酸亞錫和2g PVP加入到200g質(zhì)量濃度為5Q/。的鹽酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅(qū)溶液；將得到的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12em的表面皿中，置于紫外燈下輻照20h (紫外燈功率40w，輻照波長254nm,紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為35cm);收集輻照 后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三 次，洗滌后的樣品在10(TC下烘8h后即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例四
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟迸行
分別稱取6g硫酸亞錫和4g十二烷基硫酸鈉(SLS)加入到200g質(zhì)量濃度為5。/。的硫酸溶 液中，在攪拌下溶解后得到前驅(qū)溶液；將得到的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12cm的表面皿中，置 于紫外燈下輻照5h (紫外燈功率40w，輻照波長254nm，燈與液面距離為10cm);收集輻 照后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌 三次。洗滌后的樣品在120。C下烘4h后，得到產(chǎn)物即為二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例五本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進(jìn)行
分別稱取lg硫酸亞錫和2g SLS加入到200g質(zhì)量濃度為5。/o的硫酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅(qū)溶液；將制得的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下竊照8h (紫外燈功率30w，輻照波長254nm，紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為10cm);收集輻照 后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三 次，洗滌后的樣品在100'C下烘6h即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。 實施例六
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進(jìn)行-
分別稱取lg硫酸亞錫和2g SLS加入到200g質(zhì)量濃度為8。/。的硝酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅(qū)溶液；將配制的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下輻照24h (紫外燈功率8w，輻照波長365nm，紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為10cm);收集輻照 后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三 次。洗滌后的樣品在7(TC下烘12h即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例七
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進(jìn)行-
分別稱取氯化亞錫2g和2g SLS加入到200g質(zhì)量濃度為6。/。的硝酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅(qū)溶液；將該配制的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下輻照 24h (紫外燈功率40w，輻照波長365nm，紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為10cm);收集 輻照后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗 滌三次。洗滌后的樣品在80'C下烘1 Oh即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
實施例八
本實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進(jìn)行-
分別稱取氯化亞錫2g和2g SDS加入到200g質(zhì)量濃度為6。/。的硝酸溶液中，在攪拌下溶 解后得到前驅(qū)溶液；將該配制的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12cm的表面皿中，置于紫外燈下輻照 24h (紫外燈功率8w，輻照波長254nm，紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為10cm);收集輻照后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌 二次，洗滌后的樣品在室溫下自然干燥24h后即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。 實施例九
本實施例提供一種一氧化錫納米管的制備方法，是利用光化學(xué)來制備二氧化錫納米 管的方法，具體按下述步驟進(jìn)行-
分別稱取lg硫酸亞錫、2g SLS和lg CTBA加入到200g質(zhì)量濃度為8。/。的硝酸溶液 中，對溶液進(jìn)行攪拌下溶解后得到前驅(qū)溶液；將該配制的前驅(qū)溶液轉(zhuǎn)入直徑12cm的表面 皿中，置于紫外燈下輻照24h (紫外燈功率8w，輻照波長365mn，紫外燈與前驅(qū)溶液的液 面距離為10cm);收集輻照后前驅(qū)溶液反應(yīng)體系表面的膜狀物，反復(fù)用蒸餾水洗滌至中 性后，再用無水乙醇洗滌三次。洗滌后的樣品在100。C下烘5h后即得到二氧化錫納米管產(chǎn)品。
綜上所述，本發(fā)明實施例利用光化學(xué)合成技術(shù)提供一種制備Sn02納米管產(chǎn)品的方 法，該方法工藝簡單，反應(yīng)條件溫和、易于控制、清潔和可操作性強，不用后續(xù)燒結(jié)， 具有污染下，成本低的優(yōu)點。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 也不因各實施例的前后次序?qū)Ρ景l(fā)明造成任何限制，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在 本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，包括配制前驅(qū)溶液將亞錫鹽、表面活性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制成前驅(qū)溶液；輻照前驅(qū)溶液將配制成的所述前驅(qū)溶液置于紫外光源下輻照至前驅(qū)溶液表層生成膜狀物；后處理輻照結(jié)束后取出所述前驅(qū)溶液表層生成的膜狀物進(jìn)行洗滌、干燥后即得到二氧化錫納米管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述配制出的 前驅(qū)溶液中，亞錫鹽的質(zhì)量濃度為0.1 10%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述亞錫 鹽為硫酸亞錫、氯化亞錫或硝酸亞錫中的任一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述配制出的 前驅(qū)溶液中，表面活性劑質(zhì)量濃度為0.1 5%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述表面 活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基四甲基溴化銨、聚乙烯吡咯烷 酮、聚乙烯醇、垸基酚聚氧乙烯醚中的任一種或任意幾種的混合物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述配制前驅(qū) 溶液使用的稀酸溶液的質(zhì)量濃度為0.5 15%;配制前驅(qū)溶液使用的稀酸溶液的質(zhì)量濃度 優(yōu)選為1 10%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述稀酸 溶液為硝酸溶液、醋酸溶液、鹽酸溶液、硫酸溶液和甲酸溶液中的任一種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述輻照前驅(qū) 溶液中使用的紫外光源采用紫外燈，紫外燈的功率為8 40w，紫外燈的主波長范圍為 250 370nm，輻照時紫外燈與前驅(qū)溶液的液面距離為5 40cm，輻照強度為0.05 2.0mW/cm2，輻照時間為3 24h。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述方法的后 處理步驟中對取出的所述前驅(qū)溶液表層的膜狀物進(jìn)行洗滌、干燥包括用蒸餾水對取出的膜狀物反復(fù)洗滌至中性后，再用無水乙醇洗滌三次，洗滌后的干 燥是在室溫條件下自然風(fēng)干或在烘箱中加熱烘干。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的二氧化錫納米管的制備方法，其特征在于，所述烘箱的烘 干溫度為40 120°C，干燥時間為4 12h。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種二氧化錫納米管的制備方法。屬于納米氧化物半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域。該方法包括配制前驅(qū)溶液將亞錫鹽、表面活性劑加入并溶解于稀酸溶液中配制成前驅(qū)溶液；輻照前驅(qū)溶液將配制成的所述前驅(qū)溶液置于紫外光源下輻照至前驅(qū)溶液表層生成膜狀物；后處理輻照結(jié)束后取出所述前驅(qū)溶液表層生成的膜狀物進(jìn)行洗滌、干燥后即得到二氧化錫納米管。本發(fā)明具有制備工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，能耗低，環(huán)境友好，實用性強，原料和設(shè)備的成本較低等優(yōu)點。
文檔編號C01G19/02GK101580271SQ20091014731
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者孫豐強, 宇 張, 李健鵬, 王紅娟, 黃玉英 申請人:華南師范大學(xué)