一種水熱法制備偏錫酸鋅的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水熱法制備偏錫酸鋅的方法，采用表面活性劑CTAB輔助水熱合成的方法，將七水硫酸鋅和十六烷基三甲基溴化銨溶解，再將五水合四氯化錫和氫氧化鈉溶解，然后進(jìn)行恒溫滴定，并在150℃下反應(yīng)6h后隨爐冷卻至室溫，將收集到的白色沉淀用去離子水和無水乙醇多次離心分離，去除沉淀中的雜質(zhì)離子，最后在70℃空氣氣氛下烘干得到最終產(chǎn)物。本發(fā)明通過調(diào)控氫氧化鈉的用量，制備出尺寸均勻、結(jié)晶度好的多種形貌ZnSnO3晶體。此種制備方法，操作方便，成本低廉，費(fèi)用低，耗時短，是一種高效經(jīng)濟(jì)的制備方法。
【專利說明】一種水熱法制備偏錫酸鋅的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，更加具體地說，涉及ZnSnO3粉末的制備方法，主要應(yīng)用于氣敏材料測試領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的提高，人們對于特種材料的需求量也越來越大。然而現(xiàn)階段材料的性能不能滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。隨著納微米技術(shù)的深入，人們對于不斷改進(jìn)材料的結(jié)構(gòu)，提升材料的性能有了更深入的認(rèn)識。因此研究開發(fā)功能性材料具有巨大的發(fā)展空間，意義也十分重大。
[0003]水熱合成法是一種重要的濕化學(xué)方法，它能夠非常方便的制備出多種形貌的ZnSnO3納/微米結(jié)構(gòu)，由此引起了包括材料學(xué)在內(nèi)的多學(xué)科研究人員的廣泛關(guān)注與興趣。ZnSnO3作為一種敏感材料，人們對它的應(yīng)用研究以及進(jìn)一步提高性能的研究也一直沒有中斷過。目前，采用水熱法制備了多種多樣形貌的ZnSnO3納/微米復(fù)雜結(jié)構(gòu)，比較有代表性的如O維(納米微粒)，I維(納米線、納米棒)，3維(納米微球、納米方塊、納米籠子、多面體微晶)等。ZnSnO3是一種重要的氣敏材料，有著廣泛的應(yīng)用。其對CO，H2S, i_ 丁烷，CH4, LPG,CH3SH, NOx等都有氣敏性。ZnSnO3在700°C以上易轉(zhuǎn)變成Zn2SnO4和Sn02。而Zn2SnO4的氣敏性能較差，是不希望得到的產(chǎn)物。因此材料的制備方法對氣體的靈敏度和響應(yīng)-回復(fù)時間等有著很大的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單方便，成本低廉的利用水熱法制備ZnSnO3的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種水熱法制備ZnSnO3的方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0007]步驟1，將七水硫酸鋅(ZnSO4.7H20)和十六烷基三甲基溴化銨(C16H33 (CH3) 3NBr，CTAB)溶解在20mL蒸餾水中，形成第一溶液；
[0008]步驟2，將五水合四氯化錫(SnCl4.5H20)和氫氧化鈉(NaOH)溶解20mL蒸餾水中，形成第二溶液；
[0009]步驟3，將第一溶液放置在60°C恒溫水浴磁力攪拌器中，待溫度恒定后，再第二溶液滴入第一溶液中，保持磁力攪拌30-60min后，將懸濁液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中，然后置于150°C下反應(yīng)6h后隨爐冷卻至室溫(即20— 25°C);
[0010]步驟4，將收集到的白色沉淀用去離子水和無水乙醇多次離心分離，去除沉淀中的雜質(zhì)離子，最后在70°C空氣氣氛下烘干得到最終產(chǎn)物。
[0011]在上述技術(shù)方案中，各個藥品的質(zhì)量比為ZnSO4.7H20:SnCl4.5H20:CTAB:NaOH為13:16:5:11，獲得簡單立方結(jié)構(gòu)的ZnSnO3，尺寸在40-80nm之間，分布均勻。
[0012]在上述技術(shù)方案中，各個藥品的質(zhì)量比為ZnSO4.7H20:SnCl4.5H20:CTAB:NaOH為13:16:5:20，獲得層片狀結(jié)構(gòu)的ZnSnO3，尺寸在100_200nm之間，分布均勻。
[0013]在上述技術(shù)方案中，各個藥品的質(zhì)量比為ZnSO4.7H20:SnCl4.5H20:CTAB:NaOH為13:16:5:60，獲得14面體結(jié)構(gòu)的ZnSnO3，尺寸在150_250nm之間，分布均勻。
[0014]在上述技術(shù)方案中，步驟3中，磁力攪拌選擇150—200轉(zhuǎn)/min，滴加速度為0.Ι-Ο.5ml/min。
[0015]本發(fā)明采用表面活性劑CTAB輔助水熱合成的方法，通過調(diào)控酸堿濃的，制備出尺寸均勻、結(jié)晶度好的多種形貌的ZnSnO3晶體?；诖朔N方法制備出的ABO3結(jié)構(gòu)的ZnSnO3納米材料，通過考察合成條件的變化對產(chǎn)物尺寸和形貌的影響，揭示了此種晶體的形成機(jī)理。此種制備方法，操作方便，成本低廉，費(fèi)用低，耗時短，是一種高效經(jīng)濟(jì)的制備方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備產(chǎn)品的掃描電鏡照片。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制備產(chǎn)品的掃描電鏡照片。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制備產(chǎn)品的掃描電鏡照片。
[0019]圖4是本發(fā)明制備的實(shí)施例產(chǎn)品的XRD測試曲線，其中a為實(shí)施例1，b為實(shí)施例2，c為實(shí)施例3。

【具體實(shí)施方式】
:
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]各個藥品的質(zhì)量比為:ZnSO4.7H20: SnCl4.5H20: CTAB:NaOH 為 13:16:5:11。
[0023]稱取0.259g的ZnSO4.7H20粉末，放入40ml燒杯中，加入20ml蒸餾水，并放在磁力攪拌器上不斷攪拌，待其完全溶解后，緩慢加入0.1g的CTAB，在60°C水浴上攪拌lOmin，直至溫度恒穩(wěn)。另取一只燒杯，稱取0.316g的SnCl4.5H20粉末，置于40ml燒杯中，加入20ml蒸餾水，并放在磁力攪拌器上不斷攪拌，待其完全溶解后，緩慢加入0.23gNaOH,待其完全溶解后，用滴管將溶液緩慢滴入到水浴的燒杯中(磁力攪拌選擇150轉(zhuǎn)/min，滴加速度為0.5ml/min)，此時有大量白色沉淀產(chǎn)生。在60°C恒溫水浴磁力攪拌30_60min后，將懸濁液轉(zhuǎn)入60ml的反應(yīng)釜中，然后置于150°C干燥箱中反應(yīng)6h后隨爐冷卻至室溫。將收集到的白色沉淀用去離子水和無水乙醇多次離心分離，去除沉淀中的雜質(zhì)離子。最后在70°C空氣氣氛下烘干1h以上得到最終產(chǎn)物，如附圖1所示，附圖1所示的結(jié)構(gòu)為簡單立方結(jié)構(gòu)的ZnSnO3，尺寸在40-80nm之間，分布均勻。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]各個藥品的質(zhì)量比為:ZnSO4.7H20:SnCl4.5H20:CTAB:NaOH 為 13:16:5:20。
[0026]稱取0.259g的ZnSO4.7H20粉末，放入40ml燒杯中，加入20ml蒸餾水，并放在磁力攪拌器上不斷攪拌，待其完全溶解后，緩慢加入0.1g的CTAB，在60°C水浴上攪拌lOmin，直至溫度恒穩(wěn)。另取一只燒杯，稱取0.316g的SnCl4.5H20粉末，置于40ml燒杯中，加入20ml蒸餾水，并放在磁力攪拌器上不斷攪拌，待其完全溶解后，緩慢加入0.4gNaOH，待其完全溶解后，用滴管將溶液緩慢滴入到水浴的燒杯中(磁力攪拌選擇200轉(zhuǎn)/min，滴加速度為
0.lml/min)，此時有大量白色沉淀產(chǎn)生。在60°C恒溫水浴磁力攪拌30_60min后，將懸濁液轉(zhuǎn)入60ml的反應(yīng)釜中，然后置于150°C干燥箱中反應(yīng)6h后隨爐冷卻至室溫。將收集到的白色沉淀用去離子水和無水乙醇多次離心分離，去除沉淀中的雜質(zhì)離子。最后在70°C空氣氣氛下烘干1h以上得到最終產(chǎn)物，如附圖2所示，附圖2所示的結(jié)構(gòu)為層片狀結(jié)構(gòu)的ZnSnO3,尺寸在100-200nm之間，分布均勻。
[0027]實(shí)施例3:
[0028]各個藥品的質(zhì)量比為:ZnSO4.7H20: SnCl4.5H20: CTAB:NaOH 為 13:16:5:60。
[0029]稱取0.259g的ZnSO4.7H20粉末，放入40ml燒杯中，加入20ml蒸餾水，并放在磁力攪拌器上不斷攪拌，待其完全溶解后，緩慢加入0.1g的CTAB，在60°C水浴上攪拌lOmin，直至溫度恒穩(wěn)。另取一只燒杯，稱取0.316g的SnCl4.5H20粉末，置于40ml燒杯中，加入20ml蒸餾水，并放在磁力攪拌器上不斷攪拌，待其完全溶解后，緩慢加入0.6gNaOH，待其完全溶解后，用滴管將溶液緩慢滴入到水浴的燒杯中(磁力攪拌選擇180轉(zhuǎn)/min，滴加速度為
0.3ml/min)，此時有大量白色沉淀產(chǎn)生。在60°C恒溫水浴磁力攪拌30_60min后，將懸濁液轉(zhuǎn)入60ml的反應(yīng)釜中，然后置于150°C干燥箱中反應(yīng)6h后隨爐冷卻至室溫。將收集到的白色沉淀用去離子水和無水乙醇多次離心分離，去除沉淀中的雜質(zhì)離子。最后在70°C空氣氣氛下烘干1h以上得到最終產(chǎn)物，如附圖3所示，附圖3所示的結(jié)構(gòu)為14面體結(jié)構(gòu)的ZnSnO3，尺寸在150-250nm之間，分布均勻。
[0030]將實(shí)施例1—3制備的產(chǎn)品進(jìn)行XRD測試，結(jié)果由附圖4所示，雖然產(chǎn)品的形貌顯示為三種不同的形貌，三種制備方法的最終產(chǎn)物均為ZnSnO3。
[0031]以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種水熱法制備偏錫酸鋅的方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行: 步驟I，將七水硫酸鋅和十六烷基三甲基溴化銨溶解在20mL蒸餾水中，形成第一溶液； 步驟2，將五水合四氯化錫和氫氧化鈉溶解20mL蒸餾水中，形成第二溶液； 步驟3，將第一溶液放置在60°C恒溫水浴磁力攪拌器中，待溫度恒定后，再第二溶液滴入第一溶液中，保持磁力攪拌30-60min后，將懸濁液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中，然后置于150°C下反應(yīng)6h后隨爐冷卻至室溫； 步驟4，將收集到的白色沉淀用去離子水和無水乙醇多次離心分離，去除沉淀中的雜質(zhì)離子，最后在70°C空氣氣氛下烘干得到最終產(chǎn)物； 其中各個藥品的質(zhì)量比為七水硫酸鋅:五水合四氯化錫:十六烷基三甲基溴化銨:氫氧化鈉為13:16:5:11，獲得簡單立方結(jié)構(gòu)的偏錫酸鋅，尺寸在40-80nm之間，分布均勻；各個藥品的質(zhì)量比為七水硫酸鋅:五水合四氯化錫:十六烷基三甲基溴化銨:氫氧化鈉為13:16:5:20，獲得層片狀結(jié)構(gòu)的偏錫酸鋅，尺寸在100-200nm之間，分布均勻；各個藥品的質(zhì)量比為七水硫酸鋅:五水合四氯化錫:十六烷基三甲基溴化銨:氫氧化鈉為13:16:5:60，獲得14面體結(jié)構(gòu)的偏錫酸鋅，尺寸在150-250nm之間，分布均勻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱法制備偏錫酸鋅的方法，其特征在于，步驟3中，磁力攪拌選擇150— 200轉(zhuǎn)/min，滴加速度為0.1—0.5ml/min。
【文檔編號】C01G19/00GK104418382SQ201310407573
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】鄭靜, 崔振鐸, 楊賢金, 朱勝利, 梁硯琴 申請人:天津大學(xué)