專利名稱：一種二氧化錫多孔微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及多孔結(jié)構(gòu)二氧化錫微球功能材料的制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化錫是一種重要的寬帶隙N型半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度Eg = 3. 6eV(300K)，是一種重要的功能材料。而多孔結(jié)構(gòu)的二氧化錫材料因具有有序的孔道及高比表面積的特殊性能，而廣泛應(yīng)用在氣敏元件、儲(chǔ)氫材料、催化材料、鋰離子電池、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器等方面多個(gè)領(lǐng)域中。因此，研制多孔結(jié)構(gòu)的二氧化錫微球功能材料受到了極大的關(guān)注。
現(xiàn)有二氧化錫微球的制備方法，如2011年5月公布的公開號(hào)CN102060321A的“二氧化錫自組裝納米結(jié)構(gòu)微球的制備方法”的專利，公開的方法是利用水熱法以三水錫酸鈉為原料，乙醇和去離子水為溶劑，十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，并加入乙醇胺為添加劑，攪拌均勻，進(jìn)行水熱反應(yīng)I 48h，再用水和無水乙醇離心洗滌去掉雜質(zhì)溶劑，干燥生成了二氧化錫自主裝納米結(jié)構(gòu)微球。該方法的主要缺點(diǎn)是(1)用十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，不利于環(huán)保且增加成本；(2)在水熱反應(yīng)過程中，加入乙醇胺添加劑。這既增加了乙醇胺添加劑物原料,又增加了生產(chǎn)工序和生產(chǎn)設(shè)備,從而進(jìn)一步增加了生產(chǎn)成本高；(3)水熱時(shí)間為I 48h，生產(chǎn)周期長(zhǎng)生產(chǎn)成本高；(4)采用該方法制備的產(chǎn)品的微球團(tuán)聚較嚴(yán)重，比表面較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有二氧化錫微球制備方法的不足，提供一種二氧化錫多孔微球的制備方法，以五水四氯化錫為原料，去離子水和乙醇為溶劑，不使用表面活性劑，具有方法簡(jiǎn)單，水熱反應(yīng)時(shí)間短，分散性好，比表面積大，反應(yīng)步驟少，生產(chǎn)成本低，不污染環(huán)境等特點(diǎn)，能制得應(yīng)用廣泛多孔結(jié)構(gòu)的二氧化錫微球功能材料。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種二氧化錫多孔微球的制備方法，以五水四氯化錫為原料，去離子水和乙醇的混合液為溶劑，經(jīng)混合攪拌、水熱反應(yīng)、固液分離、干燥的簡(jiǎn)單工藝制得二氧化錫多孔微球功能材料產(chǎn)品。所述方法的具體步驟如下(I)混合攪拌以五水四氯化錫為原料，用去離子水和乙醇的混合液為溶劑。先按去離子水乙醇的體積比為I : I 6的比例，將乙醇加入到去離子水中，攪拌混合均勻制得乙醇水溶液。再按五水四氯化錫的質(zhì)量(g)乙醇水溶液的體積(ml)之比為I : 15 21的比例，將五水四氯化錫加入到乙醇水溶液中，攪拌2 30分鐘，就制得分散均勻的混合溶液。(2)水熱反應(yīng)和固液分離第(I)步完成后，先將第(I)步制得的混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在160 250°C溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)I 24小時(shí)，再將水熱反應(yīng)后的混合液放置于離心機(jī)中，進(jìn)行第一次固液分離，分別收集第一次的離心液和沉淀。對(duì)收集的第一次離心沉淀，再按第一次離心沉淀的質(zhì)量(g)去離子水的體積比(ml)為I : 60 250的比例，再在第一次離心沉淀中加入去離子水，攪拌混合均勻后，再次放置于離心機(jī)中，再次進(jìn)行第二次固液分離，再次分別收集第二次離心液和沉淀，如此重復(fù)2 20次。最后，合并各次收集的離心液，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放；對(duì)最后收集的沉淀，用于下一步的干燥處理。⑶干燥第(2)步完成后，將第(2)步最后收集的沉淀，放置于干燥箱中，在40 150°C下干燥6 48小時(shí)，就制備出二氧化錫多孔微球功能材料產(chǎn)品。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果I、本發(fā)明不使用表面活性劑，成本低廉。制備過程中各個(gè)步驟都不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，有利于環(huán)境保護(hù)； 2、本發(fā)明在水熱反應(yīng)過程中，不增加任何添加劑。減少了生產(chǎn)工序和生產(chǎn)設(shè)備，且水熱時(shí)間短，生產(chǎn)周期短，降低成本；3、采用本發(fā)明制備出的二氧化錫多孔微球的結(jié)構(gòu)均一，分散性好，且比表面積大，能達(dá) 87. 4m2/g ；5、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)用設(shè)備簡(jiǎn)單，易于推廣應(yīng)用。本發(fā)明方法可廣泛應(yīng)用于制備二氧化錫多孔微球功能材料，采用本發(fā)明制備的二氧化錫多孔微球功能材料，制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，分散性好，比表面大等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器等新能源器件，也可適用于催化劑載體、氣敏元件、儲(chǔ)氫材料等領(lǐng)域。


圖I為本實(shí)例I制備出的二氧化錫多孔微球的XRD圖；圖I中a為SnO2多孔微球的衍射曲線；b為標(biāo)準(zhǔn)SnO2的XRD衍射峰位(現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn))。圖2為本實(shí)例I制備出的二氧化錫多孔微球的低倍率SEM電鏡圖；圖3為本實(shí)例I制備出的二氧化錫多孔微球的高倍率SEM電鏡圖；圖4為本實(shí)例I制備出的二氧化錫多孔微球的BET圖；圖中I為二氧化錫微球。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例I一種二氧化錫多孔微球的制備方法，其具體步驟如下(I)混合攪拌先按去離子水乙醇的體積比為I : 5的比例，攪拌混合均勻制得乙醇水溶液。再按五水四氯化錫的質(zhì)量(g):乙醇水溶液的體積(ml)之比為I : 17的比例，攪拌10分鐘，就制得分散均勻的混合溶液。(2)水熱反應(yīng)和固液分離第(I)步完成后，先將第(I)步制得的混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在200°C溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)12小時(shí)，再將水熱反應(yīng)后的混合液放置于離心機(jī)中，進(jìn)行第一次固液分離，分別收集第一次的離心液和沉淀。對(duì)收集的第一次離心沉淀，再按第一次離心沉淀的質(zhì)量(g)去離子水的體積比(ml)為I : 100的比例，再在第一次離心沉淀中加入去離子水，攪拌混合均勻后，放置于離心機(jī)中，進(jìn)行第二次固液分離，再次分別收集第二次離心液和沉淀，如此重復(fù)5次。最后，合并各次收集的離心液，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放；對(duì)最后收集的沉淀，用于下一步的干燥處理。⑶干燥第(2)步完成后，將第(2)步最后收集的沉淀，放置于干燥箱中，在80°C下干燥12小時(shí)，就制備出二氧化錫多孔微球功能材料產(chǎn)品。
實(shí)施例2一種二氧化錫多孔微球的制備方法，同實(shí)施例1，其中第(I)步中，去離子水乙醇的體積比為I : 1，五水四氯化錫的質(zhì)量(g)乙醇水溶液的體積(ml)之比為I : 15。在容器中的混合攪拌時(shí)間為2分鐘。第(2)步中，水熱反應(yīng)溫度為160°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，沉淀的質(zhì)量(g)去離子水的體積比(ml)為I : 60，如此重復(fù)20次。第(3)步中，干燥溫度為40°C，干燥時(shí)間為48小時(shí)。實(shí)施例3一種二氧化錫多孔微球的制備方法，同實(shí)施例1，其中第(I)步中，去離子水乙醇的體積比為I : 6，五水四氯化錫的質(zhì)量(g)乙醇水溶液的體積(ml)之比為I : 21的比例。在容器中混合攪拌時(shí)間為30分鐘。第⑵步中，水熱反應(yīng)溫度為250°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為I小時(shí)，沉淀的質(zhì)量(g)去離子水的體積比(ml)為I : 250，如此重復(fù)2次。第(3)步中，干燥溫度為150°C，干燥時(shí)間為6小時(shí)。試驗(yàn)結(jié)果用實(shí)施例I制備出的二氧化錫多孔微球功能材料經(jīng)XRD衍射儀測(cè)試所得的XRD圖，如圖I所示；經(jīng)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡拍攝所得的SEM圖如圖2，3所示(圖中I為二氧化錫微球)；經(jīng)比表面積分析儀測(cè)試所得的BET圖，如圖4所示。從圖I知，采用本發(fā)明所制備的樣品的XRD圖譜與標(biāo)準(zhǔn)的二氧化錫XRD峰位一致，制得的樣品與標(biāo)準(zhǔn)二氧化錫XRD衍射峰吻合很好；從圖2清晰的顯示二氧化錫多孔微球?yàn)橹睆絀 2. 5 ii m的球形，比表面積大；從圖3清晰顯示二氧化錫微球表面多孔，且與相鄰的球分散性良好；從圖4知，根據(jù)遲滯回線的分類，多孔微球的的等溫吸附 脫附曲線為H3型，屬于片狀顆粒材料。用BET(Brunauer-Emmmet-Teller)法計(jì)算復(fù)合材料的比表面積為87.4m2/
g°
權(quán)利要求
1.一種制備二氧化錫多孔微球的制備方法，其特征在于所述方法的具體步驟如下 (1)混合攪拌 以五水四氯化錫為原料，用去離子水和乙醇的混合液為溶劑，先按去離子水乙醇的體積比為I : I 6的比例，將乙醇加入到去離子水中，攪拌混合均勻制得乙醇水溶液，再按五水四氯化錫的質(zhì)量乙醇水溶液的體積之比為Ig 15 21ml的比例，將五水四氯化錫加入到乙醇水溶液中，攪拌2 30分鐘； (2)水熱反應(yīng)和固液分離 第(I)步完成后，先將第(I)步制得的混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在160 250°C溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)I 24小時(shí)，再將水熱反應(yīng)后的混合液放置于離心機(jī)中，進(jìn)行第一次固液分離，分別收集第一次的離心液和沉淀，對(duì)收集的第一次離心沉淀，再按第一次離心沉淀的質(zhì)量去離子水的體積比為Ig 60 250ml的比例，再在第一次離心沉淀中加入去離子水，攪拌混合均勻后，再次放置于離心機(jī)中，再次進(jìn)行第二次固液分離，再次分別收集第二次離心液和沉淀，如此重復(fù)2 20次，最后，合并各次收集的離心液； (3)干燥 第(2)步完成后，將第(2)步最后收集的沉淀，放置于干燥箱中，在40 150°C下干燥6 48小時(shí)。
全文摘要
一種二氧化錫多孔微球的制備方法，涉及多孔結(jié)構(gòu)的二氧化錫微球功能材料的制備方法。本發(fā)明是以五水四氯化錫為原料，以去離子水和乙醇的混合液為溶劑，經(jīng)混合攪拌、水熱合成、固液分離、清洗和干燥后，制備出二氧化錫多孔微球功能材料產(chǎn)品。本發(fā)明具有方法簡(jiǎn)單，操作方便，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)成本低，不污染環(huán)境，易于推廣應(yīng)用。采用本發(fā)明方法制備出的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)均一，分散性好，比表面積大，能達(dá)87.4m2/g等顯著效果。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于制備二氧化錫多孔微球功能材料，可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器等新能源器件，也可適用于催化劑載體、氣敏元件、儲(chǔ)氫材料等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01G19/02GK102674439SQ20121016799
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者劉佳, 張育新, 李新祿, 柳紅東, 王皓, 覃麗祿, 黃佳木 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)