[发明专利]一种二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种SnO₂纳米材料的制备方法及其产品和应用，以SnCl₄·5H₂O为前驱体，与络合剂与二甲基甲酰胺和乙醇混合后，向溶液中添加适量ZIF‑8，调节体系pH值至9~10，将溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，置于微波合成器中热处理，待温度降至室温，将所得沉淀用去离子水和乙醇各洗涤2次，然后真空干燥；将所得产物置于硝酸水溶液中酸洗，得到SnO₂粉末。所得的SnO₂纳米材料具有较大的比表面积，制备过程中添加ZIF‑8材料结合后期酸洗过程，可增加SnO₂纳米材料的缺陷态、孔隙率及孔隙尺寸，对改善材料的选择性和灵敏度起到非常重要的作用，并且制备方法简单，工艺条件容易实现。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，具体是指一种二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着工业生产和环境检测的迫切需要，研制高灵敏度、高选择性的气体传感器已成为研究人员的一大目标。金属氧化物与气体接触时其电导率等物理性质发生变化，利用该性质可以检测待测气体的成分和浓度。这种传感器具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长及价格低等优点，成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。其中SnO₂作为最早使用的气敏材料，具有优良的化学稳定性，在室温下有很强的抗酸碱腐蚀能力，是公认的优异的气敏响应材料。然而在实际应用领域，单纯的金属氧化物有一定局限性，如在气体检测领域，金属氧化物在灵敏度、响应温度、选择性方面难以同时满足需求。

针对以上问题，常用的方法是采用两种不同材料构建异质结或p-n结，如NiO/SnO₂复合、SnO₂/α-Fe₂O₃核壳结构等可以提升材料的气体响应特性，取得了不错的效果。然而，在进一步提升性能方面仍有待进一步提升。

本发明通过制备过程中加入ZIF-8，反应结束后用酸洗的方式去除，得到SnO₂纳米材料，该方法制备的材料可用于气敏材料、光催化材料、储能负载材料等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种二氧化锡纳米材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的二氧化锡纳米材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种二氧化锡纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将摩尔浓度0.018~0.025M的SnCl₄·5H₂O水溶液和浓度为0.018~0.025M的络合剂水溶液按体积比1：1，磁力搅拌均匀，得到混合溶液A；

步骤二：按溶液A和二甲基甲酰胺和乙醇按体积比1：0.4~0.6：0.4~0.6混合均匀，得到溶液B；

步骤三：按2-甲基咪唑锌盐（ZIF-8）和SnCl₄·5H₂O质量比1：60~80称取ZIF-8粉末，置于溶液B中，以功率300~500W超声反应1~2小时，得到溶液C；

步骤四：向溶液C中滴加氨水调节溶液的pH值至9~10，将溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，置于微波合成器中170~180℃热处理20~24h，待温度降至室温，将所得沉淀用去离子水和乙醇各洗涤2次，然后真空干燥；

步骤五：将步骤四所得样品置于50mL浓度3~4M的硝酸水溶液中，转移至聚四氟乙烯反应釜中150℃反应6~8h，得到SnO₂粉末。

步骤一所述的络合剂为乙二胺四乙酸二钠；