一種高比表面積納米錫酸鋇的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種陶瓷材料的制備方法，具體是一種高比表面積納米錫酸鋇的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 錫酸鋇（BaSn03)是一種鈣鈦礦型陶瓷材料，因?yàn)槠渚哂辛己玫慕殡娦阅堋⒐鈱W(xué)性 能和熱穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注。純相或摻雜的BaSn03常被用作熱穩(wěn)定電容器、介電陶瓷元 件，La摻雜的BaSn03是一種良好的透明導(dǎo)體氧化物（TC0);此外，BaSn03對(duì)多種氣體如C0， N0X，02,C02,H20,H2,C2H50H，CH3SH，CH4和液化石油氣都十分敏感，是一種優(yōu)良的氣敏材料。純 相BaSn03的禁帶寬度為3.lev，對(duì)光有很好的響應(yīng)能力，其光催化性質(zhì)成為人們的研究熱 點(diǎn)，當(dāng)以其為材料制成染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC)，其光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)5%以上。研究 發(fā)現(xiàn)，比表面積是決定BaSn03性能的一個(gè)重要因素，因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到與氣體（N02,NO,C0 等）的表面反應(yīng)量及染料的負(fù)載量等，此外，在光電材料領(lǐng)域，微型化已經(jīng)成為一大發(fā)展趨 勢(shì)，因此低成本的合成高比表面積納米錫酸鋇具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 傳統(tǒng)錫酸鋇的制備方法是以BaC03和Sn02為原料，通過(guò)高溫焙燒（>1200°C)獲得， 但是這種方法獲得的產(chǎn)物顆粒較大、團(tuán)聚嚴(yán)重，并且容易引入雜質(zhì)，大大影響了其光電性 能。為了提高錫酸鋇粉體性能，濕法合成BaSn03得到了很大發(fā)展，草酸鹽共沉淀法所得產(chǎn)品 顆粒均勻性大大提高，但其焙燒溫度仍需要1050°C以上；微乳法、檸檬酸絡(luò)合法、溶膠-凝 膠法、醇鹽水解法等可以將焙燒溫度降低到700~900°C，然而其合成需要使用大量有機(jī)溶 劑或絡(luò)合劑，導(dǎo)致成本升高而使其大規(guī)模應(yīng)用受到限制；水熱法、溶劑熱法雖然成本較低， 但是其生產(chǎn)周期長(zhǎng)，且對(duì)設(shè)備要求較高（耐高壓）。現(xiàn)如今，文獻(xiàn)報(bào)道的BaSn03的比表面積 最大僅為30~40m2/g，因此找到一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉、產(chǎn)物均勻且純度高、易于大規(guī)模 工業(yè)化生產(chǎn)的材料制備方法就非常有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種高比表面積納米錫酸鋇的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)單， 可重復(fù)性好，對(duì)反應(yīng)條件要求低，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；所得產(chǎn)品純度高、結(jié)晶度好、粒徑 小且分布窄，比表面積大。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] (1)選用311(：14*5!120為錫源，將其溶解在質(zhì)量濃度為10%~70%的過(guò)氧化氫溶液 中，用質(zhì)量濃度為10 %~28 %的氨水調(diào)節(jié)pH為7~12,最終SnCl4濃度為0. 02~0.lmol/ L；
[0007] (2)在上述溶液中加入BaC03粉末，其粒徑通?？刂圃?0nm~20μm之間，使得 Ba/Sn摩爾比為0. 95:1到1. 05:1，在20~100°C條件下攪拌反應(yīng)0. 5~24h(粒徑越大，反 應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)）；
[0008] (3)過(guò)濾、濾漁用去離子水洗滌至濾液pH為6. 5~7. 5、60~120°C干燥5~24h， 將得到的粉體在500~800°C煅燒0. 5~4h即可制得高純錫酸鋇納米顆粒。
[0009] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易操作，可重復(fù)性好；原料廉價(jià)易得，對(duì) 反應(yīng)條件要求低，在500°C焙燒即可得到高純錫酸鋇納米顆粒，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；所 得產(chǎn)品純度高、粒徑小且分布窄，富含介孔結(jié)構(gòu)，比表面積最大可達(dá)80m2/g以上，經(jīng)過(guò)800°C 焙燒4h以上，比表面積仍可保持在30m2/g左右；通過(guò)減小原料中BaC03粉末的粒徑（微米 級(jí)到納米級(jí)），可以有效縮短反應(yīng)時(shí)間，而其比表面積基本不受影響。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1.微米級(jí)BaC03原料TEM譜圖；
[0011] 圖2.納米級(jí)BaC03原料TEM譜圖；
[0012] 圖3.實(shí)施例1所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后SEM圖；
[0013] 圖4.實(shí)施例2所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后SEM圖；
[0014] 圖5.實(shí)施例13所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后SEM圖；
[0015] 圖6.實(shí)施例13所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后局部放大SEM圖；
[0016] 圖7.實(shí)施例1所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后XRD圖；
[0017] 圖8.實(shí)施例2所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后XRD圖；
[0018] 圖9.實(shí)施例13所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以SnCl4·5H20為錫源，將其溶解在一定量質(zhì)量濃度為10%~70%的過(guò)氧化氫溶 液中，用質(zhì)量濃度為28 %的氨水調(diào)節(jié)pH為7~12,使溶液中SnCl4的最終濃度為0. 02~ 0.lmol/L，在上述溶液中加入BaC03粉末，使得Ba/Sn摩爾比在0. 95:1到1.05:1之間，在 20~KKTC條件下攪拌反應(yīng)0. 5~24h，過(guò)濾、洗滌至濾液pH在6. 5~7. 5,60~120°C干 燥5~24h，將得到的粉體在500~800°C煅燒0. 5~4h即可制得高純錫酸鋇納米顆粒。所 制備的BaSn03詳見(jiàn)實(shí)施例1~27。
[0020] 表1.不同合成條件下制備的錫酸鋇納米顆粒
[0021]
[0022]
[0023] 注：表1中晶粒尺寸是由謝樂(lè)公式計(jì)算得到；表1中的比表面積是通過(guò)物理吸附 儀測(cè)定的。
[0024] 由表1可以看出，H202的濃度、用量，BaC03原料的粒徑，Ba-Sn比例，溶液的pH，反 應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間均在不同程度上會(huì)影響產(chǎn)物的性質(zhì)，總的來(lái)說(shuō)，Ba-Sn比例對(duì)比表面積影 響不大，隨著H202的濃度和用量的增加，產(chǎn)物的晶粒尺寸逐漸減小，比表面積逐漸增大，但 當(dāng)H202質(zhì)量濃度大于50%，用量超過(guò)20ml(相對(duì)于lmmolSnCl4)后，其增大比表面積的效 果已不明顯；反應(yīng)的最佳pH在10~12之間；在保證完全反應(yīng)的前提下,反應(yīng)溫度越低，反 應(yīng)時(shí)間越短，越有利于獲得高比表面積BaSn03。當(dāng)BaC03的尺寸減小時(shí)，其反應(yīng)時(shí)間會(huì)縮短， 但最終晶粒尺寸及比表面積變化不明顯。
[0025] 由圖4~圖6可以看到，通過(guò)控制反應(yīng)條件，可以得到顆粒尺寸均勻的產(chǎn)品，且產(chǎn) 品中富含介孔，由XRD圖（圖7~圖9)可知，產(chǎn)品不含任何雜相，純度高。
[0026] 以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用以上所述方法對(duì)本發(fā) 明方案做出許多可能的修改、等同替換或改進(jìn)。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容， 依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均 仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高比表面積納米錫酸鋇的制備方法，其特征在于： 1)選用SnCl4 · 5H20為錫源，將其溶解在質(zhì)量濃度為10%~70%的過(guò)氧化氫溶液中， 用氨水調(diào)節(jié)pH為7~12,最終SnCl4濃度為0· 02~0·lmol/L; 2)在上述溶液中加入BaC03粉末，Ba/Sn摩爾比在0. 95:1到1. 05:1之間，在20~100°C 條件下攪拌反應(yīng)〇.5~24h; 3) 過(guò)濾、濾渣用去離子水洗滌至濾液pH為6. 5~7. 5、干燥，將得到的粉體在500~ 800°C煅燒0.5~4h即可制得高純錫酸鋇納米顆粒。2. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：氨水質(zhì)量濃度在10%~28%之間。3. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：干燥溫度為60~120°C，干燥時(shí)間為5 ~24h〇4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：BaC03粉末的粒徑在50nm~20μm之 間。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種高比表面積納米錫酸鋇的制備方法，選用SnCl4·5H2O為錫源，將其溶解在10％～70％的過(guò)氧化氫溶液中，用氨水調(diào)節(jié)pH為7～12，加入碳酸鋇為鋇源，在20～100℃條件下反應(yīng)0.5～24h；過(guò)濾、洗滌、干燥，將得到的粉體經(jīng)500℃煅燒即可制得高純錫酸鋇納米顆粒。本發(fā)明所用原料廉價(jià)易得，操作方法簡(jiǎn)單，可重復(fù)性好，對(duì)反應(yīng)條件要求低，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；所得產(chǎn)品純度高、結(jié)晶度好、粒徑小且分布窄，內(nèi)部富含介孔結(jié)構(gòu)，比表面積可達(dá)80m2/g以上，填補(bǔ)了市場(chǎng)空白，具有很好的市場(chǎng)前景。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G19/00, C04B35/457, C04B35/626
【公開(kāi)號(hào)】CN105439555
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410395331
【發(fā)明人】黃傳德, 王曉東, 張濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年8月12日