水熱法制備納米二氧化錫微粉

1、專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)08屆1班； 姓名：第1組；同組人員：；課程名稱：無(wú)機(jī)合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：水熱法制備納米SnO2微粉實(shí)驗(yàn)日期：2011年4月19日實(shí)驗(yàn)?zāi)康募{米SnO2微粉的制備和表征。實(shí)驗(yàn)原理納米SnO2具有很大的比表面積，是一種很好的氣皿和濕皿材料。水熱法制備納米氧化 物微粉有很多優(yōu)點(diǎn)，如產(chǎn)物直接為晶體，無(wú)需經(jīng)過(guò)焙燒凈化過(guò)程，因而可以減少其它方法難 以避免的顆粒團(tuán)聚，同時(shí)粒度比較均勻，形態(tài)比較規(guī)則。因此，水熱法是制備納米氧化物微 粉的好方法之一。水熱法是指在溫度不超過(guò)100C和相應(yīng)壓力（高于常壓）條件下利用水溶液（廣義地說(shuō)， 溶劑介質(zhì)不一定是水）中物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)合成化合物的方法。水熱合成方

2、法的主要特點(diǎn)有：（1）水熱條件下，由于反應(yīng)物和溶劑活性的提高，有利 于某些特殊中間態(tài)及特殊物相的形成，因此可能合成具有某些特殊結(jié)構(gòu)的新化合物；（2）水 熱條件下有利于某些晶體的生長(zhǎng)，獲得純度高、取向規(guī)則、形態(tài)完美、非平衡態(tài)缺陷盡可能 少的晶體材料；（3）產(chǎn)物粒度較易于控制，分布集中，采用適當(dāng)措施盡可能減少團(tuán)聚；（4） 通過(guò)改變水熱反應(yīng)條件，可能形成具有不同晶體結(jié)構(gòu)和晶體形態(tài)的產(chǎn)物，也有利于低價(jià)、中 間價(jià)態(tài)與特殊價(jià)態(tài)化合物的生成?；谝陨咸攸c(diǎn)，水熱合成在材料領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。水熱 合成化學(xué)也日益受到化學(xué)與材料科學(xué)界的重視。本實(shí)驗(yàn)以水熱法制備納米SnO2微粉為例， 介紹水熱反應(yīng)的基本原理，研究不同

3、水熱反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物微晶形成、晶粒大小及形態(tài)的影響。水熱反應(yīng)制備納米晶體SnO2的反應(yīng)機(jī)理如下：第一步是SnCl4的水解SnC14+4H2O Sn（OH）4 I +4HCl形成無(wú)定形的Sn （OH） 4沉淀，緊接著發(fā)生Sn （OH） 4的脫水縮合和晶化作用，形成 SnO2納米微晶。n Sn （OH） 4n SnQ+2n 鳥(niǎo)0（1）反應(yīng)溫度：反應(yīng)溫度低時(shí)SnCl4水解、脫水縮合和晶化作用慢。溫度升高將促進(jìn) SnCl4的水解和Sn （OH） 4脫水縮合，同時(shí)重結(jié)晶作用增強(qiáng)，使產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)更完整，但也 導(dǎo)致SnO2微晶長(zhǎng)大。本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)溫度以120C160C為宜。（2）反應(yīng)介質(zhì)的酸度：當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)的酸度較

4、高時(shí)，SnCl4的水解受到抑制，中間物Sn （OH） 4生成相對(duì)較少，脫水縮合后，形成的SnO2晶核數(shù)量較少，大量Sn4+離子殘留在反應(yīng)液中。這一方面有利于SnO2微晶的生長(zhǎng)，同時(shí)也容易造成粒子間聚結(jié)，導(dǎo)致產(chǎn)生硬團(tuán)聚， 這是制備納米粒子時(shí)應(yīng)盡量避免的。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)的酸度較低時(shí)，SnCl4水解完全，大量很小的Sn （OH） 4質(zhì)點(diǎn)同時(shí)形成。在 水熱條件下，經(jīng)脫水縮合和晶化，形成大量SnO2納米微晶。此時(shí)由于溶液中殘留的Sn4+離 子數(shù)量也很少，生成的SnO2微晶較難繼續(xù)生長(zhǎng)。因此產(chǎn)物具有較小的平均微粒尺寸，粒子 間的硬團(tuán)聚現(xiàn)象也相應(yīng)減少。本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)介質(zhì)的酸度控制在pH=1.45。（3）反應(yīng)物的濃度

5、:單獨(dú)考察反應(yīng)物濃度的影響時(shí)，反應(yīng)物濃度愈高，產(chǎn)物SnO2的產(chǎn) 率愈低，這主要是由于當(dāng)SnCl4濃度增大時(shí)，溶液的酸度也增大，Sn4+的水解受到抑制的緣 故。當(dāng)介質(zhì)的pH=1.45時(shí)，反應(yīng)物的粘度較大，因此反應(yīng)物濃度不宜過(guò)大，否則攪拌難于 進(jìn)行。一般用【SnCl4】 =1molL-1為宜。實(shí)驗(yàn)步驟水熱反應(yīng)把配制好的原料液傾入具有四氟乙烯襯里的不銹鋼壓力釜內(nèi)，用管式電爐套加熱壓力 釜。用控溫裝置控制壓力釜的溫度，在水熱反應(yīng)所要求的溫度下進(jìn)行一段時(shí)間（約2h）0 反 應(yīng)結(jié)束，停止加熱，待壓力釜冷卻至室溫時(shí)，開(kāi)啟壓力釜，取出反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)產(chǎn)物的后處理將反應(yīng)物靜止沉降，移去上層清液后，用大約20ml10%乙酸加入1g乙酸銨的混合液洗滌沉 淀物45次，洗去沉淀物中的Cl-和K+離子，最后用=95%的乙醇洗滌兩次，干燥后研細(xì)。反應(yīng)產(chǎn)物的表征TEM圖譜分析實(shí)驗(yàn)記錄與分析水熱反應(yīng)條件：pH=1.45，其余條件同原理所述。TEM圖譜分析(1)pH=1.45(2