[发明专利]一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制 备方法。

背景技术

空心球材料作为一种特殊的纳米或微米材料，是近年来发展的一类重要的具有新颖 特性和功能性的结构材料，其显著特征在于其具有空心结构及厚度在微纳尺度范围内的 壳层。这类材料具有低密度、高比表面积、结构稳定和表面可渗透性等特性，其中空部 分可以容纳客体材料，因而能被广泛应用于药物、染料、催化剂的载体，气敏材料、过 滤材料、低介电材料、人工细胞和光子晶体等领域。

二氧化锡(SnO₂)是一种化学稳定性高，光电性能优良的宽禁带半导体材料，室 温下禁带宽度为3.6eV，在透明电极、气敏材料、太阳能电池、催化材料等方面具有重 要的应用价值。空心球结构的二氧化锡，因其独特的结构而具备优越于其实心材料的电 化学活性、催化活性、气敏特性，从而引起人们的广泛关注。例如，Archer研究小组在 Advanced Materials，2006，18，2325-2329中报道其制备出的SnO₂空心球在作为锂离子 电池正极材料使用时，显示出优越的储锂性能和电化学循环性能；朱英杰研究小组在 Advanced Functional Materials，2007，17，59-64中报道其制备的锌掺杂SnO₂空心球对 甲基橙具有极好的催化活性；李亚栋研究小组在Sensors and Actuators B，2006，113， 937-943中报道其制备的SnO₂空心球对乙醇显示出很好的敏感性能。

目前，已经可以利用一般的湿化学反应方法在常规条件下制备具有较高质量的空心 球状SnO₂纳米材料。例如，中国专利CN 101012067A(公开号)，提出了一种浸渍-煅 烧法制备纳米SnO₂空心球的方法，其制备周期和热处理时间较长，热处理温度较高； 中国专利CN 1789140A(公开号)，公开了一种以氧化锌为牺牲模板且SnO₂空心球球壳 可控的SnO₂纳米材料的制备方法。

然而，上述空心球状SnO₂纳米粉体的制备方法存在一定的不足：

1、热处理温度较高，高温煅烧过程容易引入杂质，导致粉体颗粒的长大和团聚， 从而影响粉体的最终性能。

2、模板的制备和去除增加了工艺的复杂性，使成本增加，并且在利用化学溶液腐 蚀方法去除大量模板时，会产生环境污染，不利于进行长期大规模的生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种空心球状二氧化锡纳米 粉体的制备方法，以降低制备成本，简化工艺流程，减少环境污染，从而适合于大规模 工业化生产。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种空心球状二氧化锡纳米粉体 的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：

a)将锡盐溶解到无水乙醇或去离子水或两者的醇水混合溶剂中，经搅拌形成0.2～0.4 mol/l的锡盐溶液；将碱源溶解到去离子水中，经搅拌形成0.4～1mol/l的碱源溶液；

b)在强搅拌下，将碱源溶液均匀地滴加至锡盐溶液中，直至pH值介于11～13，然 后再搅拌5～15min，形成均匀的前驱体溶液；

c)将上述前驱体溶液转移到水热反应釜中，在160～200℃下水热处理8～24h，然 后自然冷却至室温；

d)将水热产物洗涤数次，直至将可溶性的离子完全去除，在真空条件下60～90℃ 烘干1～3h得到白色产物，即为由SnO₂纳米颗粒构成的空心球状粉体。

向上述的前驱体溶液中添加适量乙二醇或聚乙二醇(PEG-800、PEG-2000、 PEG-6000、PEG-10000等，控制分子量在800～10000)，其他步骤相同，亦可得到空心 球状SnO₂纳米粉体，乙二醇添加量为5～30vol％，或者是聚乙二醇(聚乙二醇分子量是 800～10000)，添加量为1～5％，对锡盐的质量百分比，有助于提高空心球结构的稳定性、 均匀性和分散性。

所述的锡盐为氯化亚锡、氯化锡、硝酸锡、硫酸锡或氟化亚锡中的一种。

所述的碱源为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或尿素中的一种。