一、SnO2粉体特性及其制备简介

SnO2粉体是一种重要的多功能材料,具有显著的气敏性、化学稳定性以及优异的发光性能。它作为一种功能基本材料，在气敏、湿敏、光学技术等方面有着广泛的应用。目前是应用在气敏元件最多的基本原材料之一。纳米级SnO2对H2、C2H2等气体有着较高的灵敏度、选择性和稳定性。SnO2纳米材料受量子尺寸效应和表面效应等的影响, 其光学性质的研究倍受关注。用不同方法制备的SnO2纳米材料, 其荧光发射峰有所不同。材料的物化性质(如光学、磁学、电学等)与其表面形貌、维度、颗粒尺寸及表面缺陷等密切相关,低维纳米材料的物化性能被期望得到提高或展现出全新的性质。目前, 水热法、共沉淀法、溶胶–凝胶法等湿化学方法被广泛用来合成各种金属氧化物纳米粉体,但是用大多数方法制备的纳米粉体粘连团聚且分布不均匀。大分子网络凝胶法又名聚丙烯酰胺凝胶法, 是一种能有效防止颗粒间团聚的方法,其工艺简单、操作方便、可重复性好、易于生产,而且制备出的颗粒纯度高、粒度均匀细小、颗粒形貌规整。

聚丙烯酰胺凝胶法化学反应流程示意图

二、Sn02纳米材料的表征

Sn02纳米材料的表征主要是通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积法等。用透射电镜可直接观察产物的平均直径和粒径的分布；扫描电镜可观察产物的形貌及尺寸；x射线衍射可测定产物的晶粒度

1、扫描电子显微镜(SEM)：能够直接观察样品表面的结构、形貌、平均直径或粒径的分布，样品制备过程简单，不用切成薄片，样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察，图象的放大范围广，分辨率也比较高，最高可放大六十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。

纳米SnO2的SEM显微图像

2、透射电子显微镜(TEM)：用透射电镜盯观察Sn02纳米材料粒子平均直径或粒径的分布，电镜测试是观察测定颗粒度的绝对方法，因而具有可靠性和直观性，以高能电子穿透样品，根据样品不同位置的电子透过强度不同或电子透过晶体样品的衍射方向不同，经过后面电磁透镜的放大后，在荧光屏上显示出图像。

3、xRD：电镜观察法测量得到的是颗粒度而不足晶粒度，x射线衍射线宽法是测定颗粒晶粒度的最好方法。当颗粒为单晶时，该法测得的是颗粒度，颗粒为多晶时，该法测得的是组成单个颗粒的单个晶粒的平均晶粒度，这种测量方法只适用晶态的纳米粒子颗粒度的评估。该法可以鉴定物质晶相的尺寸和大小，并根据特征峰的位置鉴定样品的物相，检测纯度及结构，再用谢乐公式计算晶粒尺寸。

纳米SnO2的结构

纯SnO2属于四方晶系，金红石结构。单位晶胞有6个原子，其中2个Sn原子，4个O原子，如下图所示。每个Sn原子位于6个O原子组成的近似八面体的中心，而每个 O原子也位于3个Sn原子组成的等边三角形的中心，形成6：3的配位结构。

三、纳米SnO2的应用

纳米SnO2是典型的n型半导体，其Eg=3.5eV（300K），具有比表面大、活性高、熔点低、导热性好等特点，在气敏材料、电学方面、催化剂、陶瓷及化妆品方面应用比较多。

SnO2是目前广泛应用的一种半导体气敏材料，普通SnO2粉为基体材料制成的烧结型电阻式气敏元件，对多种还原性气体具有很高的灵敏度，但器件的稳定性和一致性等方面还不令人满意。SnO2纳米粉体在陶瓷工业中可用作釉料和搪瓷乳浊剂。在电学方面，抗为静电剂显示出比其它抗静电材料较大的优越性，并且在光电显示器、透明电极、太阳能电池、液晶显示、催化等方面有很大优点。

此外，纳米二氧化锡复合材料也是目前开发的一个热点，在制备SnO2材料的过程中，通过添加少量的掺杂剂，来改善其选择性和降低电阻率，或者SnO2作为掺杂材料。利用纳米SnO2粉体的红外反射性能，结合纳米TiO2粉体吸收的紫外光的特点，掺杂有TiO2的纳米SnO2粉体，具有抗红外和抗紫外的特点，制出的化妆品更能起到保护皮肤的作用。

（粉体圈 作者：敬之）