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计算机在化学中的应用

专业：　　　　　应用化学

班级：

学号：

姓名：

指导老师：　　　　　瞿阳

湖北·武汉

二〇一五年五月

1. 第一次作业.文献检索

纳米二氧化锡分级结构的合成

【摘要】纳米材料与技术的出现和发展对于21世纪的材料科学、生命科学、军事技术、电子技术、微型器件制造技术以及人们的日常生活具有极其重要和深远的影响。而纳米材料的制备是整个纳米科技的基础,越来越多的制备方法和路线被研究开发出来,以期能使纳米材料能够符合各种实际应用的要求,并发挥其最大效能。纳米二氧化锡是一种n型宽禁带半导体材料，具有优异的气敏特性和光电性能，作为一种新型功能材料应用于气敏和湿敏元件、电极材料、光学玻璃、催化剂、功能陶瓷等方面。只要掌握了对二氧化锡纳米材料的可控合成,就能有目的地调控其各项性质参数,并最终实现其应用价值。下文研究了几种二氧化锡纳米材料的制备方法并扩展了这些制备方法的运用范围。

【关键词】纳米材料二氧化锡制备液相直接沉淀法

【正文】目前制备纳米二氧化锡的方法主要有液相法和气相法两大类。常用的方法有溶胶一凝胶法、低温等离子体化学法、微乳液法、金属醇盐烃化法、硝酸氧化法、液相沉淀法、超临界流体干燥法、电弧气化合成法等等。现就制备纳米二氧化锡粉体的方法作一些综述。

1．沉淀法

沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米颗粒的前驱体沉淀物。再将此沉淀物进行干燥或锻烧，从而制得相应的纳米颗粒．例如：利用金属盐或氢氧化物的溶解度，调节溶液酸度、温度、溶剂，使其沉淀，然后对沉淀物进行洗涤、干燥、加热处理制成纳米颗粒。一般颗粒在1微米左右时就可以发生沉淀，从而产生沉淀物，生成颗粒的粒径通常取决于沉淀物的溶解度。沉淀物的溶解度越小，相应颗粒径也越小。而颗粒的粒径随溶液的过饱和度减小呈增大趋势。沉淀法制备纳米颗粒主要分为直接沉淀法、均相沉淀法、化合物沉淀法、水解沉淀法等[1-3]。

2.溶胶凝胶法

溶胶一凝胶法广泛应用于金属氧化物纳米粒子的制备，前驱物用金属醇

盐或非醇盐均可。方法实质是前驱物在一定条件下水解成溶胶，再制成凝胶，经干燥和热处理后制得所需纳米粒子。例如中南工业大学的段学臣等应用醇盐水鳃制备了8nm的二氧化锡粉体，华南理工大学的吴柏源采用冷冻干燥法制备出20nm左右的二氧化锡粉体。

溶胶一凝胶法制备的优点是：成胶稳定，可以大大降低合成温度，用无机盐作原料，价格相对便宜。缺点是：粉体不容易分散，处理不当则团聚现象严重，固液分离较困难。用金属醇盐作原料，成本太高，难以工业化实施。

3．水热法

水热法[4]是在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，在反应过程中还可进行重结晶。水热技术具有两个特点，一是其相对低的温度：二是在封闭容器中进行，避免了组分挥发；三是结晶度好，晶粒分布均匀。水热法直接制备结晶良好且纯度高的粉体，不需高温灼烧处理，避免形成粉体硬团聚，可通过改变工艺条件，水热法需高温、高压，对设备要求高，操作复杂,且能耗较大。

4.化学气相沉淀法

一种或数种反应气体通过热、激光、等离子体等而发生化学反应析出超

微粉的方法，叫做化学气相沉积法。由于气相中的粒子成核及生长的空间增大，制得的产物粒子细，形貌均一，具有良好的单分散度，而制备常常在封闭容器中进行，保证了粒子具有更高的纯度。陈祖耀等[5]用等离子体作为CVD的热源制备出3．5nm的二氧化锡粉体。这种方法的优点是纯度高，但是需要昂贵的成套设备。

5.微乳液法

微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油(通常为碳氢

化合物)和水(或电解质溶液)组成的透明的各向同性的热力学稳定体系。超细

粉的制备是通过混合两种含有不同反应物的微乳液实现的，反应机理为：当两

种微乳液混合后，由于胶团颗粒的碰撞，发生了水核内物质的相互交换和传

递，化学反应就在水核内进行。一旦水核内粒子长大到一定尺寸，表面活性

剂分子将附在粒子表面，使粒子稳定并防止其进一步长大。微乳液中反应完

成后。通过超离心或加入水和丙酮混合物的方法，使超细颗粒与微乳液分离。

用有机溶剂清洗去除附在粒子表面的油和表面活性剂，最后在一定温度下干