一種二氧化錫納米線及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及無機材料制備技術領域，更具體地說，是涉及一種二氧化錫納米線及其制備方法。
【背景技術】
[0002]二氧化錫是一種重要的η型寬禁帶金屬氧化物半導體，其禁帶寬度為3.5eV?4.0eV，可見光及紅外透射率為80%，等離子邊位于3.2μπι處，折射率>2，消光系數趨于O。近年來，二氧化錫在透明導電電極、鋰離子電池、太陽能電池，尤其是氣敏傳感器方面有著重要的應用。
[0003]研究表明，當二氧化錫尺寸從三維空間降低至納米尺度，其結構和性能都有很大改變。二氧化錫納米線、納米帶等一維或二維納米結構由于其在兩個維度上的尺寸已經小到納米量級，因而具有較高的比表面積，其化學吸附力和催化能力都顯著提高，同時其能帶結構也較其體型材料具有更為新穎的特性，擁有較其體型材料及薄膜材料更為優異的性能。因此，二氧化錫納米材料的制備研究迅速成為本領域的研究熱點。
[0004]目前，常見的制備二氧化錫納米材料的方法主要分為化學法和物理法，其中，化學法如常壓氣相沉積法、膠體水熱法、化學氣相沉積法等，制備工藝復雜，且成本高，不易于大規模生產;而物理方法如激光燒蝕、真空蒸發沉積法等，雖然工藝步驟較少，技術相對單一，易于產業化，但是得到的二氧化錫納米線尺寸可控性和形貌均一性均較差。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種二氧化錫納米線及其制備方法，采用本發明提供的制備方法得到的制備后的二氧化錫納米線尺寸可控且形貌均一。
[0006]本發明提供了一種二氧化錫納米線的制備方法，包括以下步驟:
[0007]a)將二氧化錫進行球磨，得到二氧化錫球磨粉；所述二氧化錫的粒徑為50nm?10nm；
[0008]b)將二氧化錫球磨粉進行焙燒，得到二氧化錫納米線。
[0009]優選的，步驟a)中所述球磨的過程具體為:
[0010]在惰性氣體保護條件下，采用研磨體對二氧化錫進行球磨，得到二氧化錫球磨粉；[0011 ] 所述研磨體為多個不銹鋼球;所述不銹鋼球的直徑為25mm?26mm，所述不銹鋼球的個數為3個?5個。
[0012]優選的，步驟a)中所述球磨的轉速為150rpm?180rpm，時間為50h?100h。
[0013]優選的，步驟a)中所述球磨的過程在磁力協助下進行；
[0014]所述磁力協助過程中的磁鐵方向與水平方向呈45度角。
[0015]優選的，步驟a)中所述惰性氣體為氬氣和氮氣中的一種或兩種；
[0016]所述惰性氣體的壓強為90KPa?llOKPa。
[0017]優選的，步驟b)中所述焙燒的過程具體為:
[0018]采用惰性氣體對二氧化錫球磨粉進行吹掃后，依次進行程序升溫、加熱和冷卻，得到二氧化錫納米線。
[0019]所述吹掃的氣體流速為40mL/min?60mL/min，時間為20min?40min。
[0020]優選的，步驟b)中所述程序升溫的條件為:
[0021]初始溫度:20 Γ?30 Γ ;
[0022]升溫速度:35cC/min ?36.5 cC/min;
[0023]升溫時間:28min?32min。
[0024]優選的，步驟b)中所述加熱的溫度為1000 0C?1200 V，時間為1.5h?3h。
[0025]本發明還提供了一種上述技術方案所述的制備方法得到的制備后的二氧化錫納米線。
[0026]本發明提供了一種二氧化錫納米線及其制備方法，所述二氧化錫納米線的制備方法包括以下步驟:a)將二氧化錫進行球磨，得到二氧化錫球磨粉;b)將二氧化錫球磨粉進行焙燒，得到二氧化錫納米線。與現有技術相比，本發明提供的二氧化錫納米線的制備方法采用球磨結合焙燒工藝，通過調節球磨和焙燒條件，得到高質量的二氧化錫納米線，所述二氧化錫納米線尺寸可控且形貌均一，同時純度高，結晶性好。此外，本發明提供的制備方法操作工藝簡單，生產條件可控，成本低且重復性強，易于大規模生產。實驗結果表明，本發明提供的制備方法得到的制備后的二氧化錫納米線的厚度為1nm?20nm，寬度為10nm?500nm，長度為 50μηι ?200ym。
【附圖說明】
[0027]圖1為實施例1制備得到的二氧化錫納米線的XRD圖譜；
[0028]圖2為實施例1制備得到的二氧化錫納米線的低倍率SEM照片；
[0029]圖3為實施例1制備得到的二氧化錫納米線的高倍率SEM照片；
[0030]圖4為實施例1制備得到的二氧化錫納米線的明場TEM照片和電子衍射圖；
[0031 ]圖5為實施例1制備得到的二氧化錫納米線的高分辨TEM照片。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]本發明提供了一種二氧化錫納米線的制備方法，包括以下步驟:
[0034]a)將二氧化錫進行球磨，得到二氧化錫球磨粉；所述二氧化錫的粒徑為50nm?10nm；
[0035]b)將二氧化錫球磨粉進行焙燒，得到二氧化錫納米線。
[0036]在本發明中，將二氧化錫進行球磨，得到二氧化錫球磨粉。在本發明中，所述二氧化錫的粒徑為50nm?10nm。本發明采用粒徑為50nm?10nm的二氧化錫為原料，將上述二氧化錫進行球磨，能夠將二氧化錫的粒徑進一步減小，提高二氧化錫的化學活性。本發明對所述二氧化錫的來源沒有特殊限制，采用本領域技術人員熟知的市售商品即可。
[0037]在本發明中，首先將二氧化錫進行球磨。本發明對所述球磨的設備沒有特殊限制，如可采用本領域技術人員熟知的球磨機;在本發明優選的實施例中，所述球磨機為自制的帶有磁鐵的球磨機，所述球磨罐為自制的圓柱形可充放氣的密閉不銹鋼球磨罐。
[0038]在本發明中，將二氧化錫進行球磨的過程優選具體為:
[0039]在惰性氣體保護條件下，采用研磨體對二氧化錫進行球磨，得到二氧化錫球磨粉。在本發明中，所述球磨的過程優選在惰性氣體保護條件下進行，所述惰性氣體優選為氬氣和氮氣中的一種或兩種，更優選為氬氣。在本發明中，所述惰性氣體的壓強優選為90KPa?11 OKPa，更優選為 I OOKPa。
[0040]在本發明中，所述研磨體優選為多個不銹鋼球。在本發明中，所述不銹鋼球的直徑優選為25mm?26mm，更優選為25.4mm ；所述不銹鋼球的個數優選為3個?5個，更優選為4個。[0041 ] 在本發明中，所述球磨的轉速優選為150rpm?180rpm，更優選為160rpm;所述球磨的時間優選為50h?I OOh，更優選為60h。
[0042]在本發明中，所述球磨的過程優選在磁力協助下進行。本發明對所述磁力的大小沒有特殊限制，目的是加強球磨強度，使球磨后得到的二氧化錫球磨粉更具有化學活性。在本發明中，所述磁力協助過程中的磁鐵方向優選為與水平方向呈45度角。
[0043]在本發明中，將二氧化錫進行球磨，得到二氧化錫球磨粉。在本發明中，所述球磨的過程能夠將二氧化錫的粒徑控制在2nm?5nm，得到的二氧化錫球磨粉團聚在一起，形成粒徑為IMi?5μπι的大顆粒，有利于后續焙燒過程進一步得到二氧化錫納米線。
[0044]得到所述二氧化錫球磨粉后，本發明將二氧化錫球磨粉進行焙燒，得到二氧化錫納米線。本發明對所述焙燒的設備沒有特殊限制，如可采用本領域技術人員熟知的管式爐；在本發明優選的實施例中，所述管式爐為普通可通氣保護的管式爐。
[0045]在本發明中，所述焙燒的過程優選具體為:
[0046]采用惰性氣體對二氧化錫球磨粉進行吹掃后，依次進行程序升溫、加熱和冷卻，得到二氧化錫納米線。
[0047]本發明首先采用惰性氣體對二氧化錫球磨粉進行吹掃，所述吹掃的目的是除去空氣，使焙燒過程在惰性氣體保護條件下進行。在本發明中，所述吹掃的過程所用的惰性氣體優選為氬氣和氮氣中的一種或兩種，更優選為氬氣。在本發明中，所述吹掃的氣體流速優選為40mL/min?60mL/min，更優選為50mL/min;所述吹掃的時間優選為20min?40min，更優選為30min。
[0048]完成所述吹掃過程后，本發明將吹掃后的二氧化錫球磨粉依次進行程序升溫、加熱和冷卻，得到二氧化錫納米線。在本發明中，所述程序升溫的條件優選為:初始溫度:20°C?30°C ;升溫速度:35°0；[11?36.5°C/min;升溫時間:28min?32min。在本發明優選的實施例中，所述程序升溫的條件為:初始溫度:25°C ;升溫速度:36°C/min;升溫時間:30min。
[0049]在本發明中，所述二氧化錫球磨粉經過程序升溫，其溫度達到加熱溫度，從而進一步進行加熱。在本發明中，所述加熱的溫度優選為1000°C?1200°C，更優選為1100°C;所述加熱的時間優選為1.5h?3h，更優選為2h。
[0050]完成所述加熱過程后，本發明將加熱后得到的產物進行冷卻，得到二氧化錫納米線。本發明對所述冷卻的方法沒有特殊限制，采用本領域技術人員熟知的自然冷卻的技術方案即可。[0051 ]本發明還提供了一種上述技術方案所述的制備方法得到的制備后的二氧化錫納米線。在本發明中，所述二氧化錫納米線尺寸可控且形貌均一，同時純度高，結晶性好。在本發明中，所述二氧化錫納米線的厚度為1nm?20nm，寬度為10nm?500nm，長度為50μηι?200μη