一種高比表面積納米錫酸鋇的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發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】
[0002] 錫酸鋇（BaSn03)是一種鈣鈦礦型陶瓷材料，因為其具有良好的介電性能、光學性 能和熱穩定性而受到廣泛關注。純相或摻雜的BaSn03常被用作熱穩定電容器、介電陶瓷元 件，La摻雜的BaSn03是一種良好的透明導體氧化物（TC0);此外，BaSn03對多種氣體如C0， N0X，02,C02,H20,H2,C2H50H，CH3SH，CH4和液化石油氣都十分敏感，是一種優良的氣敏材料。純 相BaSn03的禁帶寬度為3.lev，對光有很好的響應能力，其光催化性質成為人們的研究熱 點，當以其為材料制成染料敏化太陽能電池（DSSC)，其光電轉換效率可達5%以上。研究 發現，比表面積是決定BaSn03性能的一個重要因素，因為其直接關系到與氣體（N02,NO,C0 等）的表面反應量及染料的負載量等，此外，在光電材料領域，微型化已經成為一大發展趨 勢，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實意義。
[0003] 傳統錫酸鋇的制備方法是以BaC03和Sn02為原料，通過高溫焙燒（>1200°C)獲得， 但是這種方法獲得的產物顆粒較大、團聚嚴重，并且容易引入雜質，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得到了很大發展，草酸鹽共沉淀法所得產品 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溶 劑或絡合劑，導致成本升高而使其大規模應用受到限制；水熱法、溶劑熱法雖然成本較低， 但是其生產周期長，且對設備要求較高（耐高壓）。現如今，文獻報道的BaSn03的比表面積 最大僅為30~40m2/g，因此找到一種操作簡單、成本低廉、產物均勻且純度高、易于大規模 工業化生產的材料制備方法就非常有意義。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種高比表面積納米錫酸鋇的制備方法，該方法操作簡單， 可重復性好，對反應條件要求低，易于大規模工業化生產；所得產品純度高、結晶度好、粒徑 小且分布窄，比表面積大。
[0005] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0006] (1)選用311(：14*5!120為錫源，將其溶解在質量濃度為10%~70%的過氧化氫溶液 中，用質量濃度為10 %~28 %的氨水調節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，其粒徑通常控制在50nm~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0. 5~24h(粒徑越大，反 應時間越長）；
[0008] (3)過濾、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] 本發明具有如下優點：本發明方法簡單，易操作，可重復性好；原料廉價易得，對 反應條件要求低，在500°C焙燒即可得到高純錫酸鋇納米顆粒，易于大規模工業化生產；所 得產品純度高、粒徑小且分布窄，富含介孔結構，比表面積最大可達80m2/g以上，經過800°C 焙燒4h以上，比表面積仍可保持在30m2/g左右；通過減小原料中BaC03粉末的粒徑（微米 級到納米級），可以有效縮短反應時間，而其比表面積基本不受影響。
【附圖說明】
[0010] 圖1.微米級BaC03原料TEM譜圖；
[0011] 圖2.納米級BaC03原料TEM譜圖；
[0012] 圖3.實施例1所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后SEM圖；
[0013] 圖4.實施例2所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后SEM圖；
[0014] 圖5.實施例13所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后SEM圖；
[0015] 圖6.實施例13所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后局部放大SEM圖；
[0016] 圖7.實施例1所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后XRD圖；
[0017] 圖8.實施例2所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后XRD圖；
[0018] 圖9.實施例13所合成的BaSn03在500°C焙燒4h后XRD圖。
【具體實施方式】
[0019] 以SnCl4·5H20為錫源，將其溶解在一定量質量濃度為10%~70%的過氧化氫溶 液中，用質量濃度為28 %的氨水調節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0. 5~24h，過濾、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詳見實施例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公式計算得到；表1中的比表面積是通過物理吸附 儀測定的。
[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 應溫度和反應時間均在不同程度上會影響產物的性質，總的來說，Ba-Sn比例對比表面積影 響不大，隨著H202的濃度和用量的增加，產物的晶粒尺寸逐漸減小，比表面積逐漸增大，但 當H202質量濃度大于50%，用量超過20ml(相對于lmmolSnCl4)后，其增大比表面積的效 果已不明顯；反應的最佳pH在10~12之間；在保證完全反應的前提下,反應溫度越低，反 應時間越短，越有利于獲得高比表面積BaSn03。當BaC03的尺寸減小時，其反應時間會縮短， 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，通過控制反應條件，可以得到顆粒尺寸均勻的產品，且產 品中富含介孔，由XRD圖（圖7~圖9)可知，產品不含任何雜相，純度高。
[0026] 以上所述僅是本發明的較佳實例，并非對本發明作任何形式上的限制；任何熟悉 本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用以上所述方法對本發 明方案做出許多可能的修改、等同替換或改進。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容， 依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均 仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
【主權項】
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，將其溶解在質量濃度為10%~70%的過氧化氫溶液中， 用氨水調節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 條件下攪拌反應〇.5~24h; 3) 過濾、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. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：氨水質量濃度在10%~28%之間。3. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：干燥溫度為60~120°C，干燥時間為5 ~24h〇4.如權利要求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】本發明公開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％的過氧化氫溶液中，用氨水調節pH為7～12，加入碳酸鋇為鋇源，在20～100℃條件下反應0.5～24h；過濾、洗滌、干燥，將得到的粉體經500℃煅燒即可制得高純錫酸鋇納米顆粒。本發明所用原料廉價易得，操作方法簡單，可重復性好，對反應條件要求低，易于大規模工業化生產；所得產品純度高、結晶度好、粒徑小且分布窄，內部富含介孔結構，比表面積可達80m2/g以上，填補了市場空白，具有很好的市場前景。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G19/00, C04B35/457, C04B35/626
【公開號】CN105439555
【申請號】CN201410395331
【發明人】黃傳德, 王曉東, 張濤
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年8月12日