高度分散的掺锑氧化锡纳米粉体的制备Word格式文档下载.docx

1、溶液化学方法是一个显著过程来合成的前体许多纳米尺度的金属氧化物。但在的沉积，干燥，煅烧的过程和凝聚发生在一定程度上，以及比表面积降低，因此导致负的粉末的性能和应用效果。越来越多的研究人员已经知道的的干燥方法和弊端重要性。因此，许多的干燥方法，如超临界干燥，冷冻干燥、微波干燥共沸精馏和是发展到去除的水吸附在胶体表面为了防止或减少粒子聚集造成的。用收缩水膜之间的沉淀颗粒。该膜是由水形成的表面。当胶体颗粒的吸附水使接触。在干燥阶段。超临界干燥，冷冻干燥和微波干燥的方法，以减少硬结块消除或减小表面张力的之间的水膜的胶体。然而，当胶体表面吸附的水移除 共沸混合物，分散在溶液中，这根本防止形成之间的水膜的

2、胶体颗粒和聚合的研究。它已被报道，当共沸干燥是通过在共沉淀的方法，可以防止和硬团聚的纳米超细粉末的均匀分散。在本文中，合成方法有非水离子交换水解除去氯离子被通过，以及锑掺杂的氢氧化锡从氯离子析出免费获得根据文献13-14。根据大量实验中，乙酸异戊酯的开发目的是优化共沸干燥溶剂。乙酸异戊酯是以最常用的正丁醇相比溶剂对治疗沉淀非常低集聚前体粉末。2 实验2.1实验方法2.1.1制备掺杂锑的氢氧化锡得到锑掺杂氢氧化锡根据文献13。2.1.2共沸干燥较低浓度的沉淀浆状物分成共沸干燥的测试三个相等的部分。密度较低的沉淀物，同时，一部分直接干燥在100作为参照样本。其他两个部分分别分别用正丁醇和乙酸异戊酯

3、中加入。摇动的摇动2小时，的混合物后沉淀和有机溶剂蒸馏以驱动掉溶剂中，在水 - 浴中于约95和水解产物依然存在。将干燥的粉末置于烘箱中继续干燥在100-110下4-8小时。2.1.3烧成结晶由乙酸异戊酯干燥脱水粉末铺（约1mm厚）上片状刚玉和在550，650，750分别烧制在马弗炉中，并850的空气中2.5小时。烧制的粉末是浅蓝色晶体。2.2粉末表征该前体粉末的的FT-IR分析在Nicolet进行有机溶剂的剩余部分（USA）5700 FTIR光谱仪与KBr压片方法的干燥比表面积分析粉末做用比表面积测定装置ASAP2020（Micromeritics公司，美国）。 BET氮气表面积，SBET，通

4、过应用BET得到（布鲁诺尔，Emmett和Teller）公式为相对的0.05-0.30的吸附等温线范围内的压力。结晶形式和大小进行了表征与透射电子显微镜（TEM），JEM-2010（HT）（JEOL，日本）和D8提前X射线衍射仪（X射线衍射）（Bruker公司，德国）。样品的图案werescanned在步骤0.02（2），在2范围内具有4（）/ min的固定扫描速率15到75。平均粉末的晶体尺寸是由计算半最大值（FWHM）的衍射峰全宽使用Scherrer公式。3结果与讨论3.1照片的锑掺杂氢氧化锡图1示出了掺锑锡的结果氢氧化物与共沸蒸馏干燥所正丁醇（图1（B），乙酸异戊酯（图1（c）和一直接蒸

5、馏无共沸剂（绝对酒精）。该colourities，结块和硬度干燥的产品进行了研究。脱水能力顺序是：无水酒精正丁醇乙酸异戊酯。对掺锑氢氧化锡图1摄影：干燥处理：（a）直接蒸馏干燥; （二）共沸蒸馏干燥正丁醇; （三）共沸蒸馏异戊干燥醋酸盐。颗粒的表面上的水合层使具有稳定的分散性，在聚合物沉淀乙醇溶剂。然而，在蒸发过程中，具有较低沸点的乙醇被蒸发的第一和水分子被留下的沉淀物的表面上颗粒。作为含有溶液的聚合物的体积沉淀随之减轻胶体颗粒特写和表面水合水结合形成的水膜颗粒。该片的水，像毛细血管之一，具有毛细力，可能会导致颗粒收缩并最终联系他人形成坚硬的棕色团聚。虽然大多数的H 2 O分子的表面上胶体沉淀

6、可以通过共沸除去蒸馏用正丁醇，水是部分混溶正丁醇高达20.1（体积分数）15。在最后在脱水过程中，H 2 O的少量的分子仍保留在系统中，从而导致了雏晶生长，形成硬团聚到某种程度。乙酸异戊酯的有机溶剂是从一系列的溶剂与含有基团选氧气共沸蒸馏实验。水是几乎未混溶与乙酸异戊酯，有1.6（体积分数）的混溶性。乙酸异戊酯具有较高的沸点（143），因为它包括一个含氧基，取代的地表水胶体粒子通过形成氢键的分子组和聚合物的表面-OH之间颗粒。此外，该集团位于中间烷烃的，而不是在中，该烷烃意愿的端部伸出并覆盖更多的表面积，实现了度结块低。因此，一井分散的和松散干燥产品能够获得16。3.2 FT-IR光谱将干燥的

7、掺锑锡的表面状态通过共沸蒸馏干燥的氢氧化粉末正丁醇和乙酸异戊酯示于图2。截至3 420 -1如图2所示，宽带表示大量的表面-OH基团的掺锑氢氧化锡，而带一个565-1表示的Sn（Sb）的-OH。带B由NH 3引起的，在水解过程中加入的催化剂，出现在1400厘米-1。该乐队在2 792，2 840，2 930和1 440-1，符号*，1040厘米-1，符号E，都表示的有机化合物的存在，或共沸剂，而其中，所述带在1040厘米-1表示C-O组。在C波段1635厘米-1是表示水的存在的分子。但吸收峰的高度不能建议的共沸剂的脱水能力，因为在更高的峰值是由水引起的可能从空气中吸附在制备样品片。粉末的更高的

8、分散性，越水分子其吸附空气中的16-17。如图所示在图2（a），正丁醇形式大量强氢以聚合物颗粒，和剩余量的债券。锑掺杂锡氢氧化物干燥粉末的图2的红外光谱（A：锡（SB）-O; B：氨水; C：水; D：-OH;E：C-O; *：有机物质）：（一）正丁醇; （二）异戊醋酸盐有机溶剂的大于乙酸异戊酯（图2（b）。因此，乙酸异戊酯是一种更有效的共沸干燥溶剂比正丁醇。3.3 BET分析粉末的比表面积涉及的颗粒大小，形状和聚集状态。更小的尺寸和不规则的表面导致高的比表面积，同时颗粒的聚集会降低比表面区域。进一步调查的乙酸异戊酯的影响在干燥产物的分散性，在分析比表面积的粉末进行的。该吸附等温线为干燥的粉末

9、获得的使用乙酸异戊酯和正丁醇共沸的溶剂是图3所示。 BET氮气表面积通过将BET方程为相对得到的0.05-0.30的吸附等温线范围内的压力。当最经常使用的正丁醇被取代的异戊酯，由BET表面积增加234.7500至284.4400平方米/克，和的分散性22干粉增加。吸附前测量，用正丁醇得到的干燥产物研磨自干燥团块件分别大量存在。然而，干燥的产物从具有相同共沸条件而得乙酸异戊酯是一种高度分散的粉末，其做不需要磨。这样的乙酸异戊酯的共沸溶剂被进一步研究。图3氮吸附等温线干粉前体SBET，VBJH，DXRD和DBET值粉末干燥与乙酸异戊酯和粉末即煅烧在不同的温度列于表1中。通常，DXRD被认为是原始的

10、微晶大小;的平均粒径是使用计算方程DBET = 6 /（SBET），其中DBET是平均球状粒子的直径，SBET是表面积该粉末和是氧化锡理论密度。DXRD从半最大值全宽度推导（110）晶面的（FWHM）通过施加谢乐公方程。它可以从表1中，该BET比可见前体粉末的比表面积大得多比掺锑锡的煅烧粉末的氧化物。 BET比表面积和BJH既孔的吸附体积累积量显示尖锐减少当煅烧温度升高。该理由是，前体粉末的粒径为比该煅烧粉末的更小，因此，后所述粉末的颗粒大小变得煅烧更大，从而导致孔宽度的增加而增加。煅烧温度升高时，主之间的间距颗粒变小，甚至消失18，并颗粒的密度增加而增加。因此，无论是BET比表面积和BJH吸

11、附毛孔的累计量减少。此外，该相邻债券的Sn-OH将冷凝的Sn-O-Sn的在煅烧。硬因此，发生凝聚也导致BET比的减小比表面积。表1表明该前体粉末与乙酸异戊酯干少难集聚。当煅烧温度增加时，硬团块度增加。此照亮该表面羟基易于凝结和水合时的温度升高。另外，作为晶粒联系紧密，硬附聚物是难以分散，生成。3.4 XRD分析图4示出了前体的X射线衍射图案在100共沸干燥后用乙酸异戊酯并在空气中的粉末煅烧在550，650，750和8502.5小时。很明显，在所有情况下，该峰位置与四方的反射以及相匹配纯的SnO2金红石结构（JCPDS卡88号2348）。归因于（110）的加宽的衍射峰，（101）。前体图4 XR

12、D图谱共沸干乙酸异戊酯在掺锑的氧化锡的100和粉末煅烧在不同温度下。表1的掺杂锑的氧化锡纳米粉末煅烧在不同的温度特性（211）的SnO 2进行检测，这表明，所有锑离子进入金红石的SnO2的晶格来代替锡离子19。它也可以被观察到在相同的煅烧时间，由于煅烧温度增加时，衍射峰变得更尖锐。该结果表明，该晶体的字符变得明显和晶体结构变得完美。表2列出了由所确定的微晶尺寸谢勒公式（Dhkl=K/（cos）。它是在观察到表2的微晶尺寸随着煅烧温度升高。当温度低于650时，晶粒尺寸增加缓慢，但当温度高于650时，晶粒尺寸迅速增加作为煅烧温度上升。 使用Scherrer公式表2晶粒尺寸（nm）计算。纳米锑掺杂的

13、晶格畸变率氧化锡晶粒在不同的煅烧温度可通过EQM得到（1）20-21： （2）2cos2=42/（2D2）+32sin2 （1）其中2是半宽（校正之后获得对于仪器的谱线变宽），是角度衍射，D是平均晶粒尺寸，和 1/2是晶格畸变率。图5示出了煅烧温度依赖性在（110）晶面的晶格畸变率。这是在图5观察到的晶格畸变率逐渐降低煅烧温度升高时。晶格畸变率之间的关系图5煅烧温度，其原因是，表面原子的结晶场是从该散装原子的不同。越小晶体尺寸，表面原子的比例越高，则更多的缺陷和较高的晶格畸变率。与高煅烧温度，微晶尺寸增加，其晶体结构趋于得到完善，并且晶格畸变率相应地减小。当温度达到750时，晶格畸变率保持稳定

14、。表3列出了晶格常数的a轴和的SnO 2晶体和细胞体积V的c轴= A2C20-21从所确定的晶格常数式（110）和（101）平面。表3的晶格常数和细胞体积的关系锑掺杂的氧化锡煅烧在不同温度下。它可以从表3中，该晶格可见参数a和以不同的煅烧的计算值：C温度是在与tetragona的SnO 2协议标准模式（JCPDS卡88号2348）。它进一步批准获得具有金红石结构的SnO2粉末。锑离子被掺入二氧化锡，并作为一个结果，小区参数改变。离子SN4 +，Sb5中+ Sb3的+半径是0.069，0.060和0.090纳米，分别。如果锑被并入氧化锡晶格代替锡离子在Sb5中+的形式，纳米二氧化锡的晶体细胞会收

15、缩的Sb5中+的离子半径比Sn4 +的含量小。它会展开时锑进入氧化锡晶格在Sb3的+为Sb3的的离子半径的形式+是较大比Sn4 +的含量。晶格常数和小区体积与的增加减少的趋势煅烧温度。格的初始增加常数是由于Sb3的+的溶出入的SnO2格。3.5 TEM分析图6示出的TEM图像和电子前体粉和antimonydoped的衍射图锡氧化物纳米晶，在550空气中煅烧和850，用于从由异戊干燥粉末2.5小时醋酸550。它可以从图6可以看出，在干燥前体粉末显示低集聚，高分散性和均匀的晶体尺寸。前体粉末中的图6的TEM图像100（a）和锑掺杂的氧化锡粉末焙烧，在550（b）和850（c）在在2.5小时和电子衍

16、射图像550（D）。4结论1）掺锑锡氢氧化物胶体沉淀合成与阴离子交换树脂水解法去除氯。异戊乙酸被选定为共沸干燥溶剂和用最常用的正丁醇相比溶剂对治疗沉淀低硬集聚前体粉末。2）乙酸异戊酯是比最更有效常用正丁醇。用正丁醇相比，乙酸异戊酯大大提高了分散性和蓬松所得干燥粉末。基于该从FT-IR，BET，XRD和TEM结果测量，高分散性和非常低的硬集聚前驱粉体可以得到乙酸异戊酯共沸干燥。3）用乙酸异戊酯干燥前体粉末是煅烧和锑掺杂的氧化锡纳米粉末与四方金红石结构和高分散性的获得。 研究者给他们特别感谢凯文扬加州州立大学富勒顿，为他的批判性阅读和编辑。参考：1吴相伟，陈贞华，黄培云。影响对ATO纳米粉体J性质

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