專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二氧化錫納米棒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化錫納米棒的制備方法。
背景技術(shù)：
一維或準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)體系或納米材料的研究，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)中最重要的研究前沿之一。這類(lèi)材料不僅對(duì)于搞清材料的維度和粒子的大小對(duì)材料的物理和化學(xué)性質(zhì)的影響具有重要意義，而且這類(lèi)材料既是研究其他低維材料的基礎(chǔ)，又與納米電子器件與微型傳感器密切相關(guān)，在化學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。一維納米材料包括納米管、納米棒、金屬及半導(dǎo)體納米線(xiàn)、同軸納米電纜、納米帶等。
二氧化錫是一種經(jīng)典的半導(dǎo)體材料，是研究最早，亦是應(yīng)用最早的氣敏材料之一。其廣泛應(yīng)用于氣敏元件，太陽(yáng)能電池等方面。制備二氧化錫納米棒，并對(duì)其進(jìn)行深入的研究，對(duì)于理解一維半導(dǎo)體材料的電子輸運(yùn)性質(zhì)，光學(xué)性質(zhì)等具有理論價(jià)值，在基礎(chǔ)科學(xué)的研究方面具有重要的意義。目前，二氧化錫納米棒的合成方法有氧化還原法、微乳液法、模板法等，但是都存在過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單高效的二氧化錫納米棒的制備方法，在實(shí)踐上具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是公開(kāi)一種二氧化錫納米棒的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的本發(fā)明采用包括由多重射流燃燒反應(yīng)器其中心管按一定的配比通入預(yù)先混合的反應(yīng)物(SnCl4、氫氣、空氣)的混合氣體，；二環(huán)通入氫氣和空氣混合的助燃?xì)怏w，形成環(huán)形輔助火焰，同時(shí)在三環(huán)通入空氣，既可以維持整個(gè)火焰的穩(wěn)定，又可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)整中心射流火焰的溫度和濃度分布。同時(shí)控制惰性基板在火焰中的位置和沉積時(shí)間，使高溫水解生成的二氧化錫在火焰產(chǎn)生的高溫中結(jié)晶取向生長(zhǎng)成為二氧化錫納米棒。
本發(fā)明的方法包括如下步驟將四氯化錫在蒸發(fā)器中150-300℃下汽化為氣體，然后與氫氣和溫度為100～200℃的空氣的混合，從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的中心管通入燃燒反應(yīng)器，形成射流火焰，所說(shuō)的燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的燒嘴出口設(shè)有惰性基板，燒嘴出口與基板在間距為2-30cm；四氯化錫在燃燒產(chǎn)生的高溫火焰中水解，反應(yīng)溫度為800～1500℃，生成的二氧化錫在惰性基板，如玻璃片或石英片上沉積生長(zhǎng)成二氧化錫的棒狀結(jié)構(gòu)，沉積時(shí)間為5-60min。制備的二氧化錫納米棒直徑在20-60nm，長(zhǎng)徑比為5-20；同時(shí)，溫度為20～35℃的氫氣和空氣的混合氣體從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的二環(huán)管通入燃燒反應(yīng)器；同時(shí)，溫度為20～35℃的空氣從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的三環(huán)管通入燃燒反應(yīng)器；通入三環(huán)管的空氣用以改善火焰的穩(wěn)定性和提供二環(huán)氫氣燃燒所需的部分空氣；可由工藝參數(shù)的變化來(lái)控制二氧化錫納米棒的直徑和長(zhǎng)徑比。
通入中心管的氫氣、空氣、四氯化錫的混合氣體標(biāo)準(zhǔn)體積比為1∶2.5～5∶0.01～0.2；通入二環(huán)管的混合氣體按氫氣和空氣的標(biāo)準(zhǔn)體積比為1∶0.2～1；通入中心管的氣體、通入二環(huán)管的氣體和通入三環(huán)管的氣體的體積比例為中心管的氣體∶通入二環(huán)管的氣體∶通入三環(huán)管＝1∶0.5～3∶0.2～4；
采用本發(fā)明的方法制備二氧化錫納米棒，是一種簡(jiǎn)單高效的二氧化錫納米棒的制備方法。過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要催化劑，對(duì)沉積基板要求也不高，沒(méi)有復(fù)雜的刻蝕處理過(guò)程，沉積時(shí)間短，一般只有幾分鐘到幾十分鐘，易于工業(yè)化實(shí)施。


圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
圖2為實(shí)施例2的產(chǎn)物的電鏡照片。
圖3為實(shí)施例3的產(chǎn)物的電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的方法包括如下步驟將四氯化錫在蒸發(fā)器1中汽化為氣體，然后與氫氣和空氣混合，從燃燒反應(yīng)器2頂部的三通道射流管3的中心管301通入燃燒反應(yīng)器2，形成射流火焰，所說(shuō)的燃燒反應(yīng)器2頂部的三通道射流管3的燒嘴出口設(shè)有惰性基板4，燒嘴出口與惰性基板4間距為2-30cm；四氯化錫在燃燒產(chǎn)生的高溫火焰中水解，生成的二氧化錫在惰性基板4上沉積生長(zhǎng)成二氧化錫的棒狀結(jié)構(gòu)，尾氣排空；同時(shí)，氫氣和空氣的混合氣體從燃燒反應(yīng)器2頂部的三通道射流管3的二環(huán)管302通入燃燒反應(yīng)器2；同時(shí)，空氣從燃燒反應(yīng)器2頂部的三通道射流管3的三環(huán)管通303入燃燒反應(yīng)器2。
實(shí)施例1將四氯化錫(3ml/min)在250℃蒸發(fā)、氫氣(1.0m3/h)和預(yù)熱至100℃的空氣(3m3/h)的混合后通入多重射流燃燒反應(yīng)器的中心管301，在二環(huán)管通入溫度為25℃的空氣(1m3/h)和氫氣(1m3/h)的混合氣體，三環(huán)管通入溫度為25℃的空氣(2m3/h)，在燃燒反應(yīng)室進(jìn)行氣相燃燒水解反應(yīng)，燃燒室中火焰溫度為800℃，基板距燒嘴出口3cm，沉積時(shí)間為10min，尾氣由吸收裝置吸收。反應(yīng)生成的二氧化錫納米棒的直徑為20nm，長(zhǎng)徑比為9。電鏡照片見(jiàn)圖2。
實(shí)施例2將四氯化錫(5ml/min)在300℃蒸發(fā)，與氫氣(2.0m3/h)和預(yù)熱至50℃的空氣(4m3/h)的混合后通入多重射流燃燒反應(yīng)器的中心管301，在二環(huán)管302通入溫度為30℃的空氣(2m3/h)和氫氣(3m3/h)的混合氣體，三環(huán)管303通入溫度為30℃的空氣(10m3/h)，在燃燒反應(yīng)室進(jìn)行氣相燃燒水解反應(yīng)，燃燒室中火焰溫度為1500℃，基板距燒嘴出口20cm，沉積時(shí)間為60min，尾氣由吸收裝置吸收。反應(yīng)生成的二氧化錫納米棒的直徑為50nm，長(zhǎng)徑比為5。電鏡照片見(jiàn)圖3。
權(quán)利要求
1.一種二氧化錫納米棒的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將四氯化錫氣體，與氫氣和溫度為100～200℃的空氣的混合，從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管(3)的中心管(301)通入燃燒反應(yīng)器(2)，所說(shuō)的燃燒反應(yīng)器(2)頂部的三通道射流管(3)的燒嘴出口設(shè)有惰性基板(4)，燒嘴出口與惰性基板(4)間距為2-30cm，反應(yīng)溫度為800～1500℃，生成的二氧化錫在惰性基板上沉積生長(zhǎng)成二氧化錫的棒狀結(jié)構(gòu)，沉積時(shí)間為5-60min；同時(shí)，溫度為20～35℃的氫氣和空氣的混合氣體從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的二環(huán)管(302)通入燃燒反應(yīng)器；同時(shí)，溫度為20～35℃的空氣從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的三環(huán)管(303)通入燃燒反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通入中心管的氫氣、空氣、四氯化錫的混合氣體標(biāo)準(zhǔn)體積比為1∶2.5～5∶0.01～0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通入二環(huán)管的混合氣體按氫氣和空氣的標(biāo)準(zhǔn)體積比為1∶0.2～1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通入中心管的氣體、通入二環(huán)管的氣體和通入三環(huán)管的氣體的體積比例為中心管的氣體∶通入二環(huán)管的氣體∶通入三環(huán)管＝1∶0.5～3∶0.2～4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將四氯化錫在蒸發(fā)器中150-300℃下汽化為氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，制備的二氧化錫納米棒直徑在20-60nm，長(zhǎng)徑比為5-20。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種二氧化錫納米棒的制備方法。包括如下步驟將四氯化錫氣體，與氫氣和空氣混合，從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管(3)的中心管(301)通入燃燒反應(yīng)器(2)，燃燒反應(yīng)器(2)頂部的三通道射流管(3)的燒嘴出口設(shè)有惰性基板(4)，生成的二氧化錫在惰性基板上沉積生長(zhǎng)成二氧化錫的棒狀結(jié)構(gòu)；同時(shí)，氫氣和空氣的混合氣體從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的二環(huán)管(302)通入燃燒反應(yīng)器；同時(shí)，空氣從燃燒反應(yīng)器頂部的三通道射流管的三環(huán)管(303)通入燃燒反應(yīng)器。采用本發(fā)明的方法制備二氧化錫納米棒，是一種簡(jiǎn)單高效的二氧化錫納米棒的制備方法。過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，易于工業(yè)化實(shí)施。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1887723SQ200610029008
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者李春忠, 胡彥杰, 顧鋒, 姜海波 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)