專利名稱：一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬納米材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法。
背景技術(shù)：
氧化錫本身不具有導(dǎo)電性，通過銻等摻雜之后的電子空穴或載流子的作用，使之 具有特異的光電性能和氣敏性能。銻摻雜氧化錫(AT0)廣泛應(yīng)用于智能窗、顯示器件的透 明電極、太陽能電池、電池的陰極材料、超細(xì)過濾膜材料、顯示器件的三防材料、抗靜電材料
等方面。 鑒于AT0納米粉體在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外有很多生產(chǎn)和科研單位都 在從事這方面的研究，但目前都還處于初級(jí)階段。對(duì)于ATO納米粉體在應(yīng)用中的要求，不 僅需要純度高，而且要滿足粒徑小、分散性好，所以需要加強(qiáng)ATO納米粉體制備工藝方面的 研究。制備ATO納米粉體的方法很多，可分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法。按物質(zhì)的原始 狀態(tài)可分為固相法、液相法和氣相法。如機(jī)械混合法、噴霧熱解法、化學(xué)沉淀法、溶膠凝膠 法、水熱法和微乳法等。C. W. Fu等人在Chinese Physics B， 1107， 17， (2008)上用共沉淀 法制備了 ATO納米顆粒，并對(duì)其熱輻射性進(jìn)行了研究。共沉淀法主要是團(tuán)聚現(xiàn)象不可避免， 且形成的顆粒也比較大，所以不能很好的滿足ATO納米粉體在應(yīng)用的顆粒小分散性好的要 求。Y.D. Wang等在Chemistry of Materials, 3202， 21， (2009)上用溶膠凝膠法將SnCl4 和Sb(0C2H》3為原料制備了高結(jié)晶、粒徑小的納米AT0，與鋰離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在鋰 離子電池中有很好的應(yīng)用。但是溶膠凝膠法最大的問題是所使用的原材料價(jià)格貴，不適合 于大規(guī)模的生產(chǎn)。J. R. Zhang等人在Materials Chemistry and Physics, 10，87， (2004) 上用水熱法制備了具有高比表面的ATO納米粉體。水熱法能制備出粒徑小、分散性好的 納米顆粒，且由于是密閉系統(tǒng)，有利于有毒體系的制備。J. C. Guo等人在The Journal of PhysicalChemistry B，7095，109， (2005)上對(duì)用共沉淀法制備了 AT0，對(duì)其吸波性能進(jìn)行了 研究，結(jié)果表明納米AT0在吸波領(lǐng)域也有很好的發(fā)展前景。由此可見，合成AT0納米粉體的 方法不同，所生成的產(chǎn)物的形貌及性能有差別，而其中粒度和形貌的控制一直是人們研究 的熱點(diǎn)。相比其他方法，溶劑熱法具有合成溫度低、粉體純度高、一次性合成產(chǎn)品并且可以 通過溶劑來控制形貌的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法，該方 法制備簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，制備的ATO納米微球純度高，粒徑小，組分均勻，分散性好。
—種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法，包括 (1)在室溫下，稱取銻和錫的摩爾比為5 15 : 100的銻鹽和錫鹽，用無水乙醇 溶解，加入錫鹽和銻鹽總重量2 5%的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，然后加入30 50ml乙二醇溶液，混合均勻得到反應(yīng)溶液； (2)將步驟(1)中的反應(yīng)溶液放入反應(yīng)釜中，在150 19(TC反應(yīng)10 18h，自然 冷卻至室溫得到產(chǎn)物； (3)將產(chǎn)物離心分離，轉(zhuǎn)速為6000 8000rpm，時(shí)間為3 20min，用去離子水洗 滌，無水乙醇洗滌1 3次，產(chǎn)物在40 80。C烘干6 24h后得到由粒徑為5 10nm的 ATO納米晶聚集而成的直徑為80 120nm的ATO納米微球。 所述步驟(1)中的銻鹽為氯化銻、硝酸銻、醋酸銻或硫酸銻，優(yōu)選氯化銻。
所述步驟(1)中的錫鹽為氯化錫、硝酸錫、醋酸錫或硫酸錫，優(yōu)選氯化錫。
所述步驟(2)反應(yīng)溶液的體積為反應(yīng)釜容積的1/2 4/5。
*^效果 (1)本發(fā)明以乙二醇作為溶劑，并加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，采用溶劑熱 法制備得到了由粒徑為5 10nm的ATO納米晶聚集而成的ATO納米微球，納米微球直徑為 80 120nm且純度高，組分均勻，分散性好。 (2)合成工藝和所需生產(chǎn)設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為ATO納米微球的X射線衍射圖
圖2.為ATO納米微球的透射電鏡照片
圖3為ATO納米微球的高分辨透射電鏡照片
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。 實(shí)施例1 稱取0. 2854g氯化銻、3. 5768g五水氯化錫在燒杯中溶解于少量無水乙醇中，加入 0. 08gSDBS，再加入30ml乙二醇溶液，混合均勻。把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于15(TC下 反應(yīng)18小時(shí)，取出反應(yīng)釜冷卻至室溫得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在轉(zhuǎn)速為6000rpm離心分離20min， 用去離子水洗滌至無Cl—為止，用無水乙醇洗滌1次，產(chǎn)物在4(TC下烘干24h，得到AT0納 米粉體。圖1為本實(shí)施例制備的ATO納米粉體的XRD圖，可以看出合成的粉體是四方晶相 的Sn(^，無任何雜質(zhì)相存在，說明Sb3+已經(jīng)很好的摻雜到Sn02中，經(jīng)謝樂公式計(jì)算晶粒尺寸 為7. llnm ;電子衍射能譜(EDS)測(cè)試表明合成材料中含有錫、銻、氧三種元素，由于錫原子 與銻原子的半徑相近，反應(yīng)后部分銻原子取代了氧化錫晶格中的錫原子，從而形成銻摻雜 的二氧化錫。圖2為本實(shí)施例制備的AT0納米粉體的高分辨透射電鏡照片，可以看出粒徑 為5 10nm的ATO納米晶聚集在一起，形成了納米微球。圖3為本實(shí)施例制備的ATO納米 粉體的透射電鏡照片，可以看出合成粉體為直徑為80 120nm的均勻微球，具有良好分散 性。 實(shí)施例2
4
稱取0. 2206g硝酸銻、3. 4796g硝酸錫在燒杯中溶解于少量無水乙醇中，加入 0. 10gSDBS，再加入35ml乙二醇溶液，混合均勻。把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于16(TC下 反應(yīng)16小時(shí)，取出反應(yīng)釜冷卻至室溫得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在轉(zhuǎn)速為6500rpm離心分離15min， 用去離子水洗滌至無N03—為止，用無水乙醇洗滌1次，產(chǎn)物在5(TC下烘干18h，得到ATO納 米粉體。XRD測(cè)試結(jié)果表明合成的粉體是四方晶相的Sn(^，無任何雜質(zhì)相存在，說明Sb3+ 已經(jīng)很好的摻雜到Sn02中，經(jīng)謝樂公式計(jì)算晶粒尺寸為9. 75nm ;電子衍射能譜(EDS)測(cè)試 表明合成材料中含有錫、銻、氧三種元素，由于錫原子與銻原子的半徑相近，反應(yīng)后部分銻
原子取代了氧化錫晶格中的錫原子，從而形成銻摻雜的二氧化錫。透射電鏡觀察表明粉體
由粒徑為5 lOnm的ATO納米晶聚集在一起，形成了直徑為80 120nm的均勻納米微球，
具有良好分散性。 實(shí)施例3 稱取0. 2399g醋酸銻、3. 5603g醋酸錫在燒杯中溶解于少量無水乙醇中，加入 0. 11gSDBS，再加入40ml乙二醇溶液，混合均勻。把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于17(TC下 反應(yīng)14小時(shí)，取出反應(yīng)釜冷卻至室溫得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在轉(zhuǎn)速為7000rpm離心分離10min， 用去離子水洗滌至無CH3COO—為止，用無水乙醇洗滌2次，產(chǎn)物在6(TC下烘干12h，得到ATO 納米粉體。XRD測(cè)試結(jié)果表明合成的粉體是四方晶相的Sn(^，無任何雜質(zhì)相存在，說明Sb" 已經(jīng)很好的摻雜到Sn02中，經(jīng)謝樂公式計(jì)算晶粒尺寸為8. 98nm ;電子衍射能譜(EDS)測(cè)試 表明合成材料中含有錫、銻、氧三種元素，由于錫原子與銻原子的半徑相近，反應(yīng)后部分銻
原子取代了氧化錫晶格中的錫原子，從而形成銻摻雜的二氧化錫。透射電鏡觀察表明粉體
由粒徑為5 10nm的ATO納米晶聚集在一起，形成了直徑為80 120nm的均勻納米微球，
具有良好分散性。 實(shí)施例4 稱取0. 8348g硫酸銻、3. 0655g硫酸錫在燒杯中溶解于少量無水乙醇中，加入 0. 13gSDBS，再加入45ml乙二醇溶液，混合均勻。把該反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于18(TC下 反應(yīng)12小時(shí)，取出反應(yīng)釜冷卻至室溫得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在轉(zhuǎn)速為8000rpm離心分離5min， 用去離子水洗滌至無S042—為止，用無水乙醇洗滌2次，產(chǎn)物在7(TC下烘干10h，得到ATO納 米粉體。XRD測(cè)試結(jié)果表明合成的粉體是四方晶相的Sn(^，無任何雜質(zhì)相存在，說明Sb" 已經(jīng)很好的摻雜到Sn02中，經(jīng)謝樂公式計(jì)算晶粒尺寸為7. 58nm ;電子衍射能譜(EDS)測(cè)試 表明合成材料中含有錫、銻、氧三種元素，由于錫原子與銻原子的半徑相近，反應(yīng)后部分銻
原子取代了氧化錫晶格中的錫原子，從而形成銻摻雜的二氧化錫。透射電鏡觀察表明粉體
由粒徑為5 10nm的ATO納米晶聚集在一起，形成了直徑為80 120nm的均勻納米微球，
具有良好分散性。 實(shí)施例5 稱取0. 3294g五水氯化銻、3. 5768g氯化錫在燒杯中溶解于少量無水乙醇中，加入 0. 15gSDBS，再加入50ml乙二醇溶液，混合均勻。把反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，于19(TC下 反應(yīng)10小時(shí)，取出反應(yīng)釜冷卻至室溫得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物在轉(zhuǎn)速為8000rpm離心分離3min， 用去離子水洗滌至無C1—為止，用無水乙醇洗滌3次，產(chǎn)物在8(TC下烘干6h，得到ATO納米 粉體。XRD測(cè)試結(jié)果表明合成的粉體是四方晶相的S叫，無任何雜質(zhì)相存在，說明Sb"已 經(jīng)很好的摻雜到Sn02中，經(jīng)謝樂公式計(jì)算晶粒尺寸為5. 69nm ;電子衍射能譜(EDS)測(cè)試表明合成材料中含有錫、銻、氧三種元素，由于錫原子與銻原子的半徑相近，反應(yīng)后部分銻原 子取代了氧化錫晶格中的錫原子，從而形成銻摻雜的二氧化錫。透射電鏡觀察表明粉體由 粒徑為5 10nm的AT0納米晶聚集在一起，形成了直徑為80 120nm的均勻納米微球，具 有良好分散性。
權(quán)利要求
一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法，包括(1)在室溫下，稱取銻和錫的摩爾比為5～15∶100的銻鹽和錫鹽，用無水乙醇溶解，加入錫鹽和銻鹽總重量2～5％的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，然后加入30～50ml乙二醇溶液，混合均勻得到反應(yīng)溶液；(2)將步驟(1)中的反應(yīng)溶液放入反應(yīng)釜中，在150～190℃反應(yīng)10～18h，自然冷卻至室溫得到產(chǎn)物；(3)將產(chǎn)物離心分離，轉(zhuǎn)速為6000～8000rpm，時(shí)間為3～20min，用去離子水洗滌，無水乙醇洗滌1～3次，產(chǎn)物在40～80℃烘干6～24h后得到由粒徑為5～10nm的ATO納米晶聚集而成的直徑為80～120nm的ATO納米微球。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法，其特征在于，所述 步驟(1)中的銻鹽為氯化銻、硝酸銻、醋酸銻或硫酸銻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法，其特征在于，所述 步驟(1)中的錫鹽為氯化錫、硝酸錫、醋酸錫或硫酸錫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法，其特征在于，所述 步驟(2)反應(yīng)溶液的體積為反應(yīng)釜容積的1/2 4/5。
全文摘要
一種銻摻雜氧化錫納米微球的制備方法，包括稱取銻和錫的摩爾比為5～15∶100的銻鹽和錫鹽，用無水乙醇溶解，加入錫鹽和銻鹽總重量2～5％的十二烷基苯磺酸鈉，然后加入30～50ml乙二醇溶液，混合均勻得到反應(yīng)溶液；將反應(yīng)溶液放入反應(yīng)釜中，在150～190℃反應(yīng)10～18h，自然冷卻至室溫得到產(chǎn)物；將產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，無水乙醇洗滌1～3次，產(chǎn)物在40～80℃烘干6～24h得到由粒徑為5～10nm的ATO納米晶聚集而成的直徑為80～120nm的ATO納米微球。本發(fā)明制備工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，制備的ATO納米微球純度高，粒徑小，組分均勻，分散性好。
文檔編號(hào)C01G19/02GK101723438SQ200910198800
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者周峰, 張青紅, 朱冰潔, 朱美芳, 李耀剛, 王宏志 申請(qǐng)人:東華大學(xué)