一、SnO2粉體特性及其制備簡介

SnO2粉體是一種重要的多功能材料,具有顯著的氣敏性、化學穩(wěn)定性以及優(yōu)異的發(fā)光性能。它作為一種功能基本材料，在氣敏、濕敏、光學技術(shù)等方面有著廣泛的應用。目前是應用在氣敏元件最多的基本原材料之一。納米級SnO2對H2、C2H2等氣體有著較高的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性。SnO2納米材料受量子尺寸效應和表面效應等的影響, 其光學性質(zhì)的研究倍受關(guān)注。用不同方法制備的SnO2納米材料, 其熒光發(fā)射峰有所不同。材料的物化性質(zhì)(如光學、磁學、電學等)與其表面形貌、維度、顆粒尺寸及表面缺陷等密切相關(guān),低維納米材料的物化性能被期望得到提高或展現(xiàn)出全新的性質(zhì)。目前, 水熱法、共沉淀法、溶膠–凝膠法等濕化學方法被廣泛用來合成各種金屬氧化物納米粉體,但是用大多數(shù)方法制備的納米粉體粘連團聚且分布不均勻。大分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法又名聚丙烯酰胺凝膠法, 是一種能有效防止顆粒間團聚的方法,其工藝簡單、操作方便、可重復性好、易于生產(chǎn),而且制備出的顆粒純度高、粒度均勻細小、顆粒形貌規(guī)整。

聚丙烯酰胺凝膠法化學反應流程示意圖

二、Sn02納米材料的表征

Sn02納米材料的表征主要是通過透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射、比表面積法等。用透射電鏡可直接觀察產(chǎn)物的平均直徑和粒徑的分布；掃描電鏡可觀察產(chǎn)物的形貌及尺寸；x射線衍射可測定產(chǎn)物的晶粒度

1、掃描電子顯微鏡(SEM)：能夠直接觀察樣品表面的結(jié)構(gòu)、形貌、平均直徑或粒徑的分布，樣品制備過程簡單，不用切成薄片，樣品可以在樣品室中作三度空間的平移和旋轉(zhuǎn)，因此，可以從各種角度對樣品進行觀察，圖象的放大范圍廣，分辨率也比較高，最高可放大六十萬倍，它基本上包括了從放大鏡、光學顯微鏡直到透射電鏡的放大范圍。

納米SnO2的SEM顯微圖像

2、透射電子顯微鏡(TEM)：用透射電鏡盯觀察Sn02納米材料粒子平均直徑或粒徑的分布，電鏡測試是觀察測定顆粒度的絕對方法，因而具有可靠性和直觀性，以高能電子穿透樣品，根據(jù)樣品不同位置的電子透過強度不同或電子透過晶體樣品的衍射方向不同，經(jīng)過后面電磁透鏡的放大后，在熒光屏上顯示出圖像。

3、xRD：電鏡觀察法測量得到的是顆粒度而不足晶粒度，x射線衍射線寬法是測定顆粒晶粒度的最好方法。當顆粒為單晶時，該法測得的是顆粒度，顆粒為多晶時，該法測得的是組成單個顆粒的單個晶粒的平均晶粒度，這種測量方法只適用晶態(tài)的納米粒子顆粒度的評估。該法可以鑒定物質(zhì)晶相的尺寸和大小，并根據(jù)特征峰的位置鑒定樣品的物相，檢測純度及結(jié)構(gòu)，再用謝樂公式計算晶粒尺寸。

納米SnO2的結(jié)構(gòu)

純SnO2屬于四方晶系，金紅石結(jié)構(gòu)。單位晶胞有6個原子，其中2個Sn原子，4個O原子，如下圖所示。每個Sn原子位于6個O原子組成的近似八面體的中心，而每個 O原子也位于3個Sn原子組成的等邊三角形的中心，形成6：3的配位結(jié)構(gòu)。

三、納米SnO2的應用

納米SnO2是典型的n型半導體，其Eg=3.5eV（300K），具有比表面大、活性高、熔點低、導熱性好等特點，在氣敏材料、電學方面、催化劑、陶瓷及化妝品方面應用比較多。

SnO2是目前廣泛應用的一種半導體氣敏材料，普通SnO2粉為基體材料制成的燒結(jié)型電阻式氣敏元件，對多種還原性氣體具有很高的靈敏度，但器件的穩(wěn)定性和一致性等方面還不令人滿意。SnO2納米粉體在陶瓷工業(yè)中可用作釉料和搪瓷乳濁劑。在電學方面，抗為靜電劑顯示出比其它抗靜電材料較大的優(yōu)越性，并且在光電顯示器、透明電極、太陽能電池、液晶顯示、催化等方面有很大優(yōu)點。

此外，納米二氧化錫復合材料也是目前開發(fā)的一個熱點，在制備SnO2材料的過程中，通過添加少量的摻雜劑，來改善其選擇性和降低電阻率，或者SnO2作為摻雜材料。利用納米SnO2粉體的紅外反射性能，結(jié)合納米TiO2粉體吸收的紫外光的特點，摻雜有TiO2的納米SnO2粉體，具有抗紅外和抗紫外的特點，制出的化妝品更能起到保護皮膚的作用。

（粉體圈 作者：敬之）