[发明专利]一种氧化锌/二氧化锡复合微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物复合微球的制备方法，特别是涉及一种利用湿化学法制备氧化锌/二氧化锡复合微球的方法。

背景技术

金属氧化物如ZnO、SnO₂等宽禁带材料具有独特的光学、光电学及气敏特性，被广泛地应用于太阳能电池、气敏元件、透明导电膜、储锂材料等领域。纳米金属氧化物微球（如ZnO、SnO₂等）由于颗粒尺寸小、比表面积大，具有优异的电、磁、光、力学和化学等宏观特性，作为一种传统的功能材料被广泛应用在气敏材料、光子材料、陶瓷、涂料、催化等众多领域。迄今为止，各种形貌的ZnO或SnO₂纳米结构如纳米带、纳米线、纳米棒、纳米管和自组装微球等已有文献报道，并在光催化、太阳电池、气敏传感器等领域取得较好的应用，然而在气敏传感器领域中的应用中，普遍存在选择性差的问题，有研究表明，SnO₂-ZnO复合体系的传感器对乙醇具有很好的选择性（Hemmati, S., A. Anaraki Firooz, et al. (2011). Nanostructured SnO₂–ZnO sensors: Highly sensitive and selective to ethanol. Sensors and Actuators B: Chemical 160(1): 1298-1303），但是目前ZnO-SnO₂复合体系合成方法较匮乏，本发明采用软膜板法利用嵌段聚合物胶束为模板，通过模板介观尺寸的有序结构等特性合成颗粒大小均匀的ZnO-SnO₂复合微球，为提高气敏传感器的选择性和灵敏性以及提高金属氧化物光催化活性提供材料基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单可行的ZnO/SnO₂复合微球的制备方法。该方法利用模版自组装技术，诱导嵌段聚合物与金属盐前驱体形成有机-无机介观结构微球，采用湿化学法脱除模板。通过控制锌盐和锡盐前驱体的摩尔比例及浓度可以调控复合微球的中ZnO和SnO₂的含量及微球的尺寸，为金属氧化物在气敏传感器、光催化领域的应用提供了技术手段。

本发明的方法是利用湿化学法，结合嵌段聚合物模板制备微球，通过调控前驱体溶液的浓度和原料比来改变微球的结构性质，进而调控其光学性质及电学性质，使其可以用于光催化、气敏材料。

本发明提供一种氧化锌/二氧化锡复合微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A．氧化锌/二氧化锡复合前驱体溶液的制备：

将嵌段聚合物溶于有机溶剂中，搅拌，待嵌段聚合物完全溶解；然后加入锡前驱体，在室温下至少搅拌3小时；加入锌前驱体，室温下搅拌2～5小时即可得到氧化锌/二氧化锡复合前驱体溶液；

B. 氧化锌/二氧化锡复合微球的制备：

采用湿化学法制备氧化锌/二氧化锡复合微球，具体方法如下：

将配制好的氧化锌/二氧化锡复合前驱体溶液置于聚四氟乙烯高压釜中，于100℃至250℃下反应24小时，自然冷却至室温，这一过程使模板脱除；过滤，并用无水乙醇和去离子水多次洗涤，在50℃至100℃下干燥，得到最终产物氧化锌/二氧化锡复合微球。

所述锌前驱体和锡前驱体的摩尔比为1～0.001：0.001～1。

所述嵌段聚合物和金属前驱体的质量比为1：0．1～0．5。

所述金属前驱体的浓度为0．02M～5M。

所述锌前驱体为二水乙酸锌，或氯化锌。

所述锡前驱体为二水氯化亚锡，或氯化锡。

所述嵌段聚合物为三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（P123），或两嵌段共聚物聚苯乙烯-聚氧乙烯。

所述有机溶剂为正丁醇、无水乙醇、四氢呋喃中的一种或其组合。

本发明利用湿化学方法，在较低的温度下合成ZnO-SnO₂复合微球，本发明的优点在于：微球具有较大的比表面积、均匀的粒径分布，湿化学方法制备金属氧化物微球方法简单，易于控制微球的组分和尺寸。可以充分利用ZnO和SnO₂两种材料的特性，使其更适于在气敏传感器、光催化及太阳电池领域的应用。

附图说明

图1为本发明的ZnO-SnO₂复合微球的SEM图。

图2为本发明的ZnO-SnO₂复合微球的能谱图。

图3为本发明的ZnO-SnO2复合微球Zn元素的二维分布谱。