【文章內(nèi)容簡介】 釜中，在200攝氏度保持12 h后，自然冷卻至室溫．所得產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次后，在70℃ 下干 燥4 h，得到SnO2 的納米粒子，其大小約為10 nm。溶膠凝膠法溶膠凝膠技術(shù)是指金屬有機或無機化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)過熱處理而成氧化物或其他化合物固體的方法。溶膠凝膠方法的基本原理是以液體的化學(xué)試劑配制成金屬無機鹽或金屬醇鹽前驅(qū)物，前驅(qū)物溶于溶劑中形成均勻的溶液，溶質(zhì)與溶劑發(fā)生水解或醇解反應(yīng)，反應(yīng)生成物經(jīng)聚集后，一般生成1nm左右的粒子并形成溶膠，經(jīng)過長時間的放置或干燥處理溶膠會轉(zhuǎn)化為凝膠，再經(jīng)過熱處理即可得到產(chǎn)物。溶膠凝膠法包括一下幾個過程：溶膠的制備、溶膠凝膠化和凝膠干燥煅燒。先將四氯化錫制備成膠體溶液，再加入穩(wěn)定劑、調(diào)整劑制備成凝膠，然后經(jīng)干燥及煅燒等后期處理得到納米SnO2細粉[32]。微乳液法微乳液通常是有表面活性劑、助表面活性劑（通常為醇類）、油類（通常為碳氫化合物）組成的透明的、各向同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系。微乳液中，微小的“水池”為表面活性劑和助表面活性劑所構(gòu)成的單分子層包圍成的微乳顆粒，其尺度小且彼此分離，稱為“微反應(yīng)器”。利用微乳液法制備納米微粒是將兩種反應(yīng)物分別溶于組成完全相同的兩份微乳液中，在一定的條件下混合。兩種反應(yīng)物通過物質(zhì)交換而彼此遭遇，發(fā)生反應(yīng)生成納米微?？稍凇八亍敝蟹€(wěn)定存在。通過超速離心或?qū)⑺捅幕旌衔锛尤敕磻?yīng)完成后的微乳液中等方法，使納米微粒與微乳液分離。再以有機溶劑清洗去除表面活性劑，最后在一定溫度下進行干燥處理，既得納米微粒的固體樣品。微乳液法具有不需加熱、設(shè)備簡單、操作容易、粒子可控等優(yōu)點。由于使用了大量的表面活性劑，很難從獲得的最后粒子表面除去這些有機物。目前尋求成本低、易回收的表面活性劑，研究微乳液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對二氧化錫顆粒直徑的影響是該領(lǐng)域的研究熱點?；瘜W(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是指包括一種或多種離子的可溶性鹽溶液，加入沉淀劑（如OH－等）在一定溫度下能使溶液發(fā)生水解，形成不溶性的氫氧化物和水合氧化物，或鹽類從溶液中析出，將溶劑和溶液中原有的陽離了洗去，經(jīng)熱解或熱脫得到所需的氧化物粉料?；瘜W(xué)沉淀法同樣受到實驗條件、工藝流程等因素的制約。如張曉順等在超聲波作用下，通過SnCl22H2O與NH3H2O反應(yīng)，制備了納米SnO2微粒，并分析了pH值、鍛燒溫度、鍛燒時間對產(chǎn)物的影響。在傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法基礎(chǔ)上，為獲得性能更加優(yōu)異的樣品，人們對流程工藝同樣作了一些調(diào)整。如楊林宏等采用化學(xué)沉淀法，通過在不同階段加入適量的分散劑，增加膠粒間的相互作用力，以控制在成膠和鍛燒過程中的團聚，獲得了粒度小、分布范圍窄的納米SnO2微粒。超臨界流體干燥法臨界干燥技術(shù)是使被除去的液體處在臨界狀態(tài)，在除去溶劑過程中氣液兩相不在共存，從而消除表面張力及毛細管作用力防止凝膠的結(jié)構(gòu)塌陷和凝聚，得到具有大孔、高表面積的超細氧化物。制備過程中，達到臨界狀態(tài)可通過兩種途徑，一般是在高壓釜中溫度和壓力同時增加到臨界點以上；也有先把壓力升到臨界壓力以上，然后升溫并在升溫過程中不斷放出溶劑，保持所需的壓力。例如，發(fā)展了超臨界干燥法制備納米二氧化錫氣凝膠。各種溶劑作超臨界流體抽提干燥劑時，極性溶劑比非極性溶劑抽提效果好。在乙醇、甲醇、異丙醇和苯溶劑的比較中，甲醇最好，制得4～5nm的二氧化錫粒子[33]。微波輔助合成納米SnO2 粉體微波是指頻率大約在300Mhz300Ghz，即波長在1mm至10cm范圍內(nèi)的電磁波，具有傳輸性和選擇性。微波加熱有致熱和非致熱兩種效應(yīng)，前者使反應(yīng)物分子運動加劇而溫度升高，后者則來自微波場對離子和極性分子的洛倫茲力作用，由于微波在分子水平上加熱，因而加快了反應(yīng)速度，許多反應(yīng)速度往往是常規(guī)反應(yīng)的數(shù)十倍，甚至上百倍。微波有4個特點：①加熱均勻，溫度梯度??；②對物質(zhì)選擇性加熱；③無滯后效應(yīng)；④能量利用效率高，物質(zhì)升溫迅速。與傳統(tǒng)的制備SnO2粉體相比，微波法反應(yīng)時間短，效率高，利用微波的特性使反應(yīng)物瞬間產(chǎn)生大量晶核；并且每個晶核的生長條件和生長速度都是相同的，這就保證了生成物的純度、粒度、粒形的一致性。由于采用原料的不同，雖然都用微波輔助，但實驗過程并不相同。可用SnCl45H2O和氨水。將SnCl45H2O溶于適量去離子水中，滴加稀氨水至出現(xiàn)白色Sn(OH)4膠狀沉淀。離心沉降并用去離子水洗滌數(shù)次以除去NH3+及Cl－。將沉淀移至500mL圓底燒瓶中，加去離子水使總體積為400mL，用210W功率微波照射，瓶內(nèi)液體很快沸騰，Sn(OH)4凝膠溶解，約4小時后開始出現(xiàn)沉淀，繼續(xù)照射10小時停止，離心洗滌沉淀，600℃灼燒，經(jīng)研磨即得樣品[34]。還可以用SnCl22H2O、無水乙醇和鹽酸，將0. 84g SnCl22H2O溶入10mL的無水乙醇中，待其溶解，靜置成透明溶膠。加人1M的鹽酸，調(diào)節(jié)pH值至2～3。再加人50mL蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?，倒入容積為250mL帶磨口的圓底燒瓶中。放入自制的微波反應(yīng)器中，圓底燒瓶的瓶口與冷凝管相連。將微波爐的功率調(diào)到中火（大約400W），加熱20min，取出后烘干，在馬弗爐中500℃高溫緞燒3h，取出即得粉體顆粒[35]。其他制備方法除了上面介紹的幾種方法外，納米SnO2顆粒還有多種其他制備方法。如氣相法、醇鹽法、LSS法、氧化還原法、溶膠凝膠共沸蒸餾法、熔鹽法、室溫球磨固相反應(yīng)法和超聲沉淀法等。納米SnO2粉體的應(yīng)用納米SnO2粉體，在工業(yè)上有著廣泛的用途，是重要的電子材料、陶瓷材料、和化工材料。在陶瓷工業(yè)中二氧化錫用作釉料及搪瓷的不透明劑，由于其難溶于玻璃及釉料中，還可用作顏料的載體；在電工電子工業(yè)上，二氧化錫摻雜物可用于導(dǎo)電材料，薄膜電阻器、太陽能電池、光電子器件、反射鏡、敏感材料、熒光材料、熒光燈和電極材料等領(lǐng)域；在化工方面的應(yīng)用主要是作為催化劑和化工原料。氣敏材料二氧化錫的一個重要應(yīng)用是作為氣敏材料，其使用從20世紀60年代就開始了，同時它也是研究最多、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料。其突出的優(yōu)點是化學(xué)穩(wěn)定性好，氣體靈敏度高，氣體選擇性可通過摻雜或施加涂層來改善，因而二氧化錫在可燃氣體，有毒有害氣體的檢測方面取得了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)SnO2粉體顆粒的大小、形狀及均勻性等都直接影響到元件的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性，要得到靈敏度高的氣敏元件，必須先合成粒度分布均勻、單分散性好的超細SnO2粉體，粉體顆粒越小、比表面積越大，活性越高，對氣體的吸附就越多，響應(yīng)恢復(fù)時間會更短，氣敏元件靈敏度也就越高。當(dāng)SnO2粉末粒徑低于5nm時，氣敏元件靈敏度急劇增大[36]。薄膜材料自七十年代中期以來，對二氧化錫材料的制備及研究日益受到重視。，可以顯著提高玻璃的強度和耐磨性。當(dāng)玻璃上的二氧化錫鍍層較厚時，其導(dǎo)電率和傳導(dǎo)性能與金屬的相似。工業(yè)上利用二氧化錫膜在玻璃表面上的電性能制造電導(dǎo)發(fā)光顯示器、太陽能板、特殊照明器材、除冰玻璃（例如飛機窗用玻璃）、安全報警用玻璃電敏儀器和抗靜電蓋罩玻璃和陰極射線管的電子束控制裝置。電導(dǎo)性二氧化錫還可涂鍍在陶瓷上制成具有良好熱穩(wěn)定性和可靠性的精密電阻，廣泛應(yīng)用于通訊衛(wèi)星、計算機和飛機儀表。電極材料二氧化錫的導(dǎo)電率隨溫度上升而增加。在采用電熔法生產(chǎn)鉛玻璃時，使用二氧化錫燒結(jié)制作的電極具有很多優(yōu)越性，當(dāng)玻璃變成熔融狀態(tài)時，由于二氧化錫是非還原性的，它不會像以前使用的鋁電極一樣，置換出玻璃中的鉛使玻璃變色，也不會像石墨電極一樣把氧化鉛還原成鉛。含鉛高的光學(xué)玻璃、眼鏡用玻璃和霓虹燈管玻璃的生產(chǎn)在熔化時也應(yīng)該使用二氧化錫燒結(jié)玻璃電極。催化劑二氧化錫在催化作用方面有廣泛的應(yīng)用。它是工業(yè)上用作多相催化劑的三元氧化物體系的組成之一。通常與二氧化錫結(jié)合使用的氧化物有V、Mo、P和Sb的氧化物，所組成的催化劑廣泛應(yīng)用于有機物的氧化反應(yīng)中。新型的含錫催化劑，如SbPt和SbRe催化劑，由于二氧化錫的存在，提高了石油化學(xué)工業(yè)中一系列重要反應(yīng)所使用的催化劑的催化活性，例如對脫氫反應(yīng)、脫氫環(huán)化反應(yīng)、裂變反應(yīng)等的催化活性。加入催化劑中的二氧化錫通過氮的氧化物和氧可促使一氧化碳的低溫氧化，這一反應(yīng)對于除去機動車輛排出氣體的有毒氣體具有重要意義。在二氧化碳激光器中也使用了二氧化錫的催化作用，在這種激光開始發(fā)射的放電作用將二氧化碳分解成一氧化碳和氧氣；該激光器是一個密封裝置，所以必須使一氧化碳和氧氣重新合成二氧化碳，否則發(fā)射量將會降低，激光器中由二氧化錫支持的鉑或者鈀可以加速一氧化碳和氧氣的光合作用。另外，由于二氧化錫的熔點極高，約為2000℃，因此在陶瓷工業(yè)中可作為釉的顏料和遮光劑。由于二氧化錫不溶于各種釉中，所以它可以用于底色，例如氧化鉻—二氧化錫呈粉紅色，氧化釩—二氧化錫呈黃色。當(dāng)二氧化錫用作釉的遮光劑時（其加入量為4～5%），釉的顏色為純白色。二氧化錫的硬度很高，研細并經(jīng)分級的二氧化錫粉末在工業(yè)上可用作大理石或花崗巖表面拋光的研磨介質(zhì)，還在縫紉機生產(chǎn)中用作拋光介質(zhì)。二氧化錫還用于離子交換技術(shù)。國際錫業(yè)研究所研制的二氧化錫交換柱己被用于從放射性的鋁中分離釘97，或?qū)⑼懽儺a(chǎn)物鎵68或鍺68分離出來[37]。玻璃工業(yè) 二氧化錫是一種很有前途的電熱材料。在玻璃制造業(yè)中主要用作電熔煉中的供熱電極。其優(yōu)點主要是導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，對熔融玻璃有極強的抗腐蝕能力，不使玻璃著色，安裝的電極可隨爐子加熱和冷卻而不影響電極壽命。同時，二氧化錫還有作坩堝、熱電偶保護管等數(shù)十種用途。此外，二氧化錫還可用于制造光度弱的玻璃板、熒光燈、示波管、防凍玻璃。涂有SnO2薄膜的玻璃有明顯的抗碎作用，并可降低熱輻射。電子工業(yè) 二氧化錫在電子陶瓷工業(yè)上有廣泛的用途。主要用作電磁流量計用的陶瓷電極材料，其特性是可耐各種濃度強酸的浸蝕，常溫導(dǎo)電性能好。用此陶瓷代替現(xiàn)行的白金電極，要節(jié)省大量白金，降低成本99%。此外，還可用作太陽能電池電極。實驗部分原料二水合氯化亞錫，分子式SnCl22H2O，性質(zhì)：無色柱狀結(jié)晶，溶于水、醇、冰醋酸和堿溶液，其稀水溶液久置易水解生成堿式鹽的沉淀。在濃鹽酸中溶解度增加。在空氣中會逐漸氧化或風(fēng)化而失去水分子而成為一種不溶性的氯氧化物，在高于100℃加熱，可得無水氯化亞錫?！妫谌埸c下分解為鹽酸和堿式鹽。沸點：623℃（無水物，分解），易潮解。五水合氯化錫，分子式SnCl45H2O，性質(zhì)：結(jié)晶四氯化錫是含有5個水的白色或淺黃色的晶體，有鹽酸氣體，具有吸濕性，易溶于水，易溶于水，溶于酒精，水溶液久置產(chǎn)生水解而有白色沉淀生成。有劇毒，熔點60℃。乙醇又稱酒精，分子式CH3CH2OH，在常溫常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，略帶刺激性，與水無限互溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多數(shù)有機溶劑。熔點： 176。C，沸點： 176。C，易揮發(fā)。鹽酸，學(xué)名氫氯酸，無色液體，是HCl的水溶液，一元酸。鹽酸是強酸，濃鹽酸具有極強的揮發(fā)性。氨水別稱：氫氧化銨；阿摩尼亞水，英文名稱：Ammonium Hydroxide；Ammonia Water，分子式：NH3H2O，分子量：，結(jié)構(gòu)為水合氨分子，是氨分子和水供給的氫以配位鍵相結(jié)合形成的。熔點：78℃，受熱或見光易分解，極易揮發(fā)出氨氣，具有強烈刺激氣味。濃氨水對呼吸道和皮膚有刺激作用，并能損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)。氨水有一定的腐蝕作用，碳化氨水的腐蝕性更加嚴重。尿素別名碳酰二胺、碳酰胺、脲，是由碳、氮、氧和氫組成的有機化合物，又稱脲（與尿同音）。其化學(xué)公式為 CON2H(NH2)2CO 或 CN2H4O，無色或白色針狀或棒狀結(jié)晶體，℃。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈微堿性。可與酸作用生成鹽。有水解作用。在高溫下可進行縮合反應(yīng)，生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸。加熱至160℃分解，產(chǎn)生氨氣同時變?yōu)榍杷帷１? 實驗所用藥品名稱分子式分子量含量/％生產(chǎn)廠家純度無水乙醇CH3CH2OH≥上海東懿化學(xué)試劑有限公司分析純二水合氯化亞錫五水合氯化錫 SnCl22H2OSnCl45H2O≥≥同藥集團化學(xué)試劑有限公司汕頭市西隴化工廠有限公司分析純分析純氨水NH3H2O25～28上海蘇懿化學(xué)試劑有限公司分析純鹽酸HCl～西隴化工股份有限公司分析純尿素(NH2)2CO≥汕頭市西隴化工廠有限公司分析純實驗設(shè)備表2 實驗設(shè)備名稱型號生產(chǎn)廠家微波快速反應(yīng)系統(tǒng)WF4000M上海屹堯微波化學(xué)技術(shù)有限公司低速壹式離心機Anke 800C上海安亭科學(xué)儀器廠電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱立式DHG9000