溶解热解法制备氧化锡的方法

摘要

本发明公开了一种溶解热解法制备氧化锡的方法，属于一种功能材料的制备方法。本发明需要解决的技术问题是提供一种溶解热解法制备氧化锡的方法，其工艺简单，制造成本低，制备的氧化锡不含原子数大于6的其他元素，纯度高性能好。本发明的技术方案要点是，溶解热解法制备氧化锡的方法，将锡源和有机酸置于反应器中溶解，溶解温度为20－290℃，搅拌反应0.1－240小时，得到前驱体，前驱体放入马弗炉中煅烧热解，煅烧温度大于280℃，得到氧化锡。有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸和乌头酸的任一种。在溶解工序和热解工序之间有用水或乙醇、乙醚、丙酮、氯仿有机溶剂中的任一种对前驱体进行的洗涤工序。本发明用于透明电极、太阳能和导电材料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能材料的制备方法，特别涉及一种溶解热解法制备氧化锡的方法。

背景技术

氧化锡是至今为止应用最广泛的气敏材料，具有价格便宜，机械，化学，热稳定性好，响应速度快的特点，而且对气体的选择性可通过掺杂不同元素进行调整。氧化锡结构中特殊孔道可适合离子在其中传输，因此可用于锂离子电池的负极材料。氧化锡是一种很好的催化剂及催化剂载体，具有很强的完全氧化能力，对有机物的氧化具有较好的效果，可以催化富马酸基化反应、CO的氧化。氧化锡具有优良的光电子特性，可用于制作透明电极，太阳能转化材料，导电材料等。因此，氧化锡具有广阔的应用前景。

气相法主要包括电弧汽化合成法，激光诱导化学气相沉淀法，气体冷凝法等。气相法制备氧化锡虽然产品纯度和粒度较为理想，但从现有的技术装置来看，无法达到规模化生产的程度，需要开发高精装备和系统研究产业化后制备工艺的稳定性。

液相法存在生产工序多，产品质量低，劳动强度大和污染环境等缺点，目前开发了不少的液相法，主要包括溶胶—凝胶法(Sol-Gel法)，水热法，溶胶—水热晶化复合法，化学沉淀法，液相沉淀法。液相法是制备纳米材料比较常用的方法，制备技术产业化的最大障碍是成本高，另外还有干燥问题，因为会涉及到颗粒的二次团聚，单分散性不理想。液相法多采用SnCl₂和SnCl₄的盐合成粉体，合成时引入的Cl^-离子极难除净，残留的Cl^-离子对粉体性能会产生较大的影响，如增加粉体的团聚程度，在应用过程中会对部件产生严重的腐蚀作用[张建荣、高廉、无机化学学报，2003，19(6)；641-644]。同时，以SnCl₄·5H₂O为主要原料的高温强制水解法或以柠檬酸为助剂的溶胶—凝胶法，因生成的氧化锡是以水合物的形式呈凝胶状存在，极难过滤和洗涤，必须采用冷冻干燥或共沸蒸发脱水的方法以防止产品结块，不仅成本高，工业上实现生产也较为困难。

固相法主要包括固相反应法、机械粉碎法或金属盐类分解法、机械化学法等。固相反应法和机械粉碎法难以制成均匀的超微粒，生产中无法使用，金属盐类分解法是将有机锡盐高温分解得到氧化锡粉体，制备的微粉形状和尺寸除依赖于母体团粒和特性外，还受到分解温度和气氛压力影响，所以固相法制备均匀超细氧化锡粉体的工艺还有待开发。而且，固相反应的燃烧合成虽有简单、快捷的优点，但其有机物的使用量过大造成成本较高，同时，燃烧过程中产生的大量热量会使粉体颗粒异常长大。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种溶解热解法制备氧化锡的方法，其工艺简单，制造成本低，所制备的氧化锡不含有原子序数大于6的其他元素，其纯度高性能好。本发明的技术方案是，溶解热解法制备氧化锡的方法，其特征在于：将锡源和有机酸置于反应器中溶解，溶解温度为20-290℃，搅拌反应0.1-240小时，得到前驱体，前驱体放入马弗炉中煅烧热解，煅烧温度大于280℃，得到氧化锡。有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸和乌头酸的任一种。在溶解工序和煅烧工序之间有干燥工序。在溶解工序和热解工序之间有用水或乙醇、乙醚、丙酮、氯仿有机溶剂中的任一种对前驱体进行的洗涤工序。将锡源和乙酸置于反应器中溶解，溶解温度为20-100℃，搅拌反应0.3-120小时，得到前驱体，将前驱体放入马弗炉中煅烧热解，煅烧温度大于280℃，得到氧化锡产品。金属锡和草酸置于反应器中溶解，溶解反应温度为70-170℃，溶解时间为0.5-240小时，得到前驱体，将干燥后的前驱体放在马弗炉中进行热解，热解温度大于230℃，得到氧化锡产品。金属锡和柠檬酸置于反应器中溶解，溶解反应温度为100-280℃，溶解时间为0.1-240小时，得到前驱体，将前驱体放入马弗炉中进行煅烧热解，热解温度大于300℃，得到氧化锡产品。金属锡和酒石酸置于反应器中溶解，溶解反应温度为180-290℃，搅拌溶解时间为0.2-240小时，得到前驱体，将前驱体放入马弗炉中进行煅烧热解，热解温度大于400℃，得到氧化锡产品。金属锡与乌头酸置于反应器中溶解，溶解温度为80-280℃，搅拌溶解时间为0.1-240小时，得到前驱体，将前驱体放马弗炉中进行煅烧热解，热解温度大于300℃，得到氧化锡产品。本发明由于采用了溶解和热解法制备氧化锡的方法，因而这种方法与现有技术比较具有工艺简单，设备条件要求低，不污染环境，制造产品成本低且产品不含有原子序数大于6的其他元素的显著优点。

具体实施方式

本发明有以下实施例：

实施例1

称取锡源(AR)5g，按质量比5∶10取10g的乙酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在20℃，搅拌反应120h，得到乳白色前驱体，滤出少量未溶解的金属锡后，将前驱体转入干燥箱中50℃干燥，干燥后的样品放入马弗炉中280℃煅烧8小时，得到白色氧化锡产品。

锡在前驱体中的最大溶解质量不大于加入乙酸总质量的1/2，据此确定加入量。

实施例2

称取锡源(AR)5g，按质量比5∶10取10g的乙酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在100℃，搅拌反应1h，得到黄色前驱体，滤出未溶解的金属锡后，用水或乙醇洗涤前驱体后放入干燥箱在58℃下干燥，干燥后的样品放入马弗炉中700℃煅烧0.2小时，得到混合价态的氧化锡产品。这种氧化锡产品的性能在特定用途上较单一价态氧化锡产品更好。

实施例3

称取锡源(AR)5g，按质量比4∶10取12.5g的酒石酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在180℃，搅拌反应240h，得到棕色前驱体，滤出少量未溶解的金属锡后，将前驱体转入干燥箱中100℃干燥，干燥后的样品放入马弗炉中400℃煅烧8小时，得到白色氧化锡产品。

实施例4

称取锡源(AR)5g，按质量比4∶10取12.5g的酒石酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在290℃，搅拌反应2h，得到黑色前驱体，滤出未溶解的金属锡后，将前驱体放入马弗炉中800℃煅烧8小时，得到氧化锡产品。

实施例5

称取锡源(AR)5g，按质量比4∶10取12.5g的酒石酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在220℃，搅拌反应240h，得到白色前驱体，滤出少量未溶解的金属锡后，用水或者乙酸、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂对前驱体进行洗涤后转入干燥箱80℃干燥，干燥后的样品放入马弗炉中300℃煅烧12小时，得到混合价态的氧化锡产品。

实施例6

称取锡源(AR)5g，按质量比4∶10取12.5g的柠檬酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在280℃，搅拌反应0.1h，得到黑色前驱体，滤出未溶解的金属锡后，将前驱体转入马弗炉中500℃煅烧4小时，得到乳白色氧化锡。

实施例7

称取锡源(AR)5g，按质量比6∶10取8.3g的乌头酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在80℃，搅拌反应240h，得到乳黄色前驱体，滤出少量未溶解的金属锡后，将前驱体转入干燥箱中100℃干燥，干燥后的样品放入马弗炉中500℃煅烧4小时，得到白色氧化锡产品。

实施例8

称取锡源(AR)5g，按质量比6∶10取8.3g的乌头酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在280℃，搅拌反应0.1h，得到黑色前驱体，滤出未溶解的金属锡后，将前驱体转入干燥箱中500℃干燥4小时，干燥后的样品放入马弗炉中280℃煅烧8小时，得到淡黄色氧化锡产品。

实施例9

称取锡源(AR)5g，按质量比6∶10取8.3g的草酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在70℃，搅拌反应240h，得到乳白色前驱体，滤出少量未溶解的金属锡后，将前驱体转入干燥箱中60℃干燥，干燥后的样品放入马弗炉中230℃煅烧24小时，得到白色氧化锡产品。

实施例10

称取锡源(AR)5g，按质量比6∶10取8.3g的草酸(AR)，将两种原料加入反应器中，控制温度在170℃，搅拌反应1h，得到乳白色前驱体，滤出未溶解的金属锡后，将前驱体转入马弗炉中400℃煅烧4小时，得到白色氧化锡产品。