[发明专利]一种二氧化锡介孔球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种介孔材料的制备方法，尤其涉及一种二氧化锡介孔球的制备方法。

背景技术

氧化锡是一种多功能的半导体材料，由于具有优异的物理化学性质，其在光催化、锂离 子电池、太阳能电池、气敏传感器等领域具有广泛的应用。

作为应用最为广泛气敏材料之一，氧化锡已经被应用于检测乙醇、氢气、一氧化碳等气 体，氧化锡气敏传感器属于表面电阻控制型，因此，将氧化锡制备成多孔结构，可以有效增 大气体与半导体材料的接触面积，为气体在半导体材料表面的吸附-脱附提供更多的通道，因 此，制备具有多孔结构的二氧化锡是提高其气敏性能的有效途径。

目前，多孔二氧化锡的制备方法主要有模板法和前驱体分解法。其中，模板法是以聚苯 乙烯小球或二氧化硅小球为造孔剂，将氧化锡和造孔剂制备成块状复合材料，再通过煅烧或 酸蚀的方法去除模板，最终制备出多孔二氧化锡(J.Mater.Chem.2009,19,6727-6732；Appl. Phys.A2012,108,143-147)。

这种方法制备出来的多孔氧化锡具有规则的孔隙结构，但这种制备方法制备过程相对复 杂，并且在去除模板的过程中，容易对氧化锡结构产生破坏。

与模板法相比，前驱体分解法可以更好的控制氧化锡的微观结构。前驱体分解法的工艺 路线是，先制备出前驱体(通常为金属的乙酸盐、碳酸盐、氢氧化物等)、再通过使前驱体受 热分解释放出CO₂和H₂O等气体，以使氧化锡形成内部多孔结构。

但是，现有技术中，前驱体分解法也存在诸多的不足之处，主要问题是：前驱体煅烧后， 易产生体积收缩，造成所制得的多孔氧化锡产品的尺寸不可控。

发明内容

本发明的目的是，提供一种二氧化锡介孔球的制备方法，其具有工艺环保、流程短、工 艺控制简便；所制得的氧化锡介孔球比表面积大、质量稳定、品质好、粒径均匀尺寸可控等 技术特点。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是，一种二氧化锡介孔球的制备方法，其特 征在于，包括以下步骤：

第一步，按质量比0.175-0.525︰1-3︰0.25-2，分别称取五水四氯化锡、尿素和聚乙烯吡 咯酮，分别加入至足量的无水甲醇中，搅拌，直至得到澄清溶液；

第二步，将上述澄清溶液倾倒入溶剂热反应釜中；将溶剂热反应釜的盖拧紧后，置于烘 箱中，在160-200℃下溶剂热反应3-20h；

将溶剂热反应釜取出、开盖，将其中的固液混合物倾倒出来，并进行分离，得到白色沉 淀物，即为前驱体；

第三步，将所得前驱体置于马弗炉中，在500℃下煅烧2h，即得。

上述技术方案直接带来的技术效果是，制备工艺环保、流程短、工艺控制简便(氧化锡 介孔球产品的直径可有效控制在300-750nm范围内)；所制得的氧化锡介孔球比表面积大(可 达到104.1m²/g)、质量稳定、品质好、粒径均匀。

优选为，上述反应釜为聚四氟内衬不锈钢反应釜。

该优选技术方案直接带来的技术方案是，选用聚四氟内衬不锈钢反应釜，主要考虑到的 是，溶剂热反应温度相对较高(最高可达200℃)；而聚四氟内衬不锈钢反应釜的工作压力≤ 3MP，温度≤220℃。

进一步优选，上述溶剂热反应温度为180℃。

该优选技术方案直接带来的技术方案是，溶剂热反应温度为180℃时，反应速度快、反 应进行较为彻底。

进一步优选，上述四氯化锡、尿素和聚乙烯吡咯酮均为分析纯。

该优选技术方案直接带来的技术方案是，四氯化锡、尿素和聚乙烯吡咯酮均选用分析纯， 有利于最大限度地减少所含的杂质，有利于制得具有良好品质的氧化锡介孔球产品。

为更好地理解上述技术效果，现简要分析与说明如下：

上述技术方案中，尿素作为沉淀剂、聚乙烯吡咯酮为形貌控制剂。其中，聚乙烯吡咯烷 酮对最终制得的二氧化锡介孔球球状结构的形成起到关键作用。并且，随着体系中加入聚乙 烯吡咯烷酮的质量增加，产物的直径逐渐减小。因此，通过控制反应体系中聚乙烯吡咯烷酮 的用量，即可实现对产物直径的有效控制。