一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法

本发明涉及锡酸盐制备，具体涉及一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法。

背景技术：

1、近年来，钙钛矿型金属复盐锡酸盐材料因在电化学、催化降解、气敏传感、阻燃抑烟等领域展现出广阔的应用前景而备受关注。而羟基锡酸盐及其热解产物作为锡酸盐材料的典型代表，与高分子基体材料相容性高、可协同阻燃、无毒抑烟，在阻燃领域展现出广阔的应用前景。现有羟基锡酸盐的合成方法有水热法、离子交换法、固相化学反应法等，但这些方法存在合成周期长、温度高能耗大、反应不易控制、无法实现大规模生产等特点。

2、现有中国专利文件cn200710145910.9，公开了一种涉及化工领域的新型高效无机阻燃消烟剂的制备方法：通过控制反应溶液浓度、温度、ph值等调配产品纯度和粒度，采用液相共沉淀法，制备的无机阻燃消烟剂产率高达92％以上，成本低，且节能减排。上述发明制备过程简单，反应平稳，产品粒度可控，质量稳定，阻燃消烟效率高，添加量小，对基体的力学性能影响小，但需要控制温度，能耗高，且额外加入酸或碱调节ph，可能会对设备造成腐蚀。本发明设备简单、在室温下即可进行，条件温和、无需额外加入酸碱试剂，并且以纯水或沸点低易于回收利用的甲醇或无水乙醇为溶剂，节约了能耗，降低了生产成本，更易实现大规模应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，设备简单、条件温和易控、合成周期短，且室温下即可反应能耗较低，适合大规模生产；制备得到的羟基锡酸盐尺度规整、易分离纯化，溶剂为纯水或可以回收利用的甲醇、乙醇，成本低廉，无需进一步处理即可应用于阻燃领域。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

3、s1：将一定浓度的硝酸盐加入溶剂中超声溶解；

4、s2：将表面活性剂加入到步骤s1体系中继续超声至全部溶解；

5、s3：室温下，将一定浓度的锡酸钠加入到步骤s2体系中超声共沉淀反应一定时间；

6、s4：将步骤s3体系离心，用去离子水和酒精洗涤3次，干燥即得纳米羟基锡酸盐产品。

7、进一步的，所述步骤s1中硝酸盐为0.005～1mol/l的ca(no3)2、mg(no3)2、zn(no3)2、mn(no3)2、cu(no3)2、co(no3)2、ni(no3)2、al(no3)3、ce(no3)3、gd(no3)3、y(no3)3中的一种。

8、进一步的，所述步骤s1中溶剂为纯水或甲醇或无水乙醇中的一种或几种。

9、进一步的，所述步骤s1中超声仪器为超声波清洗机或超声波材料剥离器或超声波细胞破碎仪，超声处理频率为20～100khz，功率≥100w。

10、进一步的，所述步骤s2中表面活性剂为0.01mol/l～10mol/l的尿素、六亚甲基四胺、乙酸胺、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。

11、进一步的，所述步骤s3中锡酸钠浓度为0.005～1mol/l，锡酸根离子与s1中金属离子的摩尔比为(1～2)：1。

12、进一步的，所述步骤s3中共沉淀反应在室温下进行，时间为10～120min。

13、进一步的，所述步骤s4中离心速率为5000～15000r/min。

14、本发明的有益效果：

15、共沉淀法是一种常用的制备纳米材料的方法，通过调节反应条件，可以实现对纳米羟基锡酸盐的尺寸进行精确控制。本发明中，通过选择不同的硝酸盐和锡酸钠浓度，利用超声辅助更好的控制共沉淀反应的速率，从而调节纳米羟基锡酸盐晶体的生长速度和尺寸。与传统材料相比，纳米羟基锡酸盐由于其纳米尺寸效应，可以提高其复合材料的机械性能、热稳定性以及阻隔性能，用在阻燃领域时，可以明显降低材料的峰热释放率，延缓聚合物材料的降解速度。这种尺寸控制能够在一定程度上影响材料的物理和化学性质，从而优化其在各个应用领域的性能。

16、在表面活性剂的作用下，溶液中可自发形成胶束、囊泡和微乳液。在本发明中，添加不同的表面活性剂可以调节锡酸钠与硝酸盐的共沉淀生成纳米羟基锡酸盐的过程，影响晶体成核和生长过程。同时，表面活性剂还能够通过调节晶体的结构和尺寸，影响晶体生长过程中的核生成和晶体形貌，从而控制纳米羟基锡酸盐的尺寸和分布。

17、高温条件可能会导致晶体生长过快和晶体形貌不稳定，本发明室温反应条件下即可发生共沉淀反应，制得的羟基锡酸盐可以获得较好的晶体形貌和结构稳定性，大大减少了能源消耗。此外，本发明以水或沸点低易于回收利用的甲醇、乙醇作为反应溶剂，大大节约了成本，更适合大规模生产。

18、本发明中可以通过控制硝酸盐、表面活性剂和锡酸钠的浓度，超声频率以及共沉淀反应的时间，实现对纳米羟基锡酸盐的制备条件的精确调节。这种可控制备条件可以实现对纳米羟基锡酸盐的形貌、尺寸和性能进行定制，以满足不同应用需求。

19、本发明制备的纳米羟基锡酸盐晶体具有较小的尺寸、均匀的分布和高比表面积等特点，可以制备克级及千克级以上的粒径小于100nm的纳米羟基锡酸盐产品，使其在阻燃领域具有较高的应用潜力。

20、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述步骤s1中硝酸盐为0.005～1mol/l的ca(no3)2、mg(no3)2、zn(no3)2、mn(no3)2、cu(no3)2、co(no3)2、ni(no3)2、al(no3)3、ce(no3)3、gd(no3)3、y(no3)3中的一种。

3.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述步骤s1中溶剂为纯水或甲醇或无水乙醇中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述步骤s1中超声仪器为超声波清洗机或超声波材料剥离器或超声波细胞破碎仪，超声处理频率为20～100khz，功率≥100w。

5.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述步骤s2中表面活性剂为0.01mol/l～1mol/l的尿素、六亚甲基四胺、乙酸胺、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。

6.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述步骤s3中锡酸钠浓度为0.005～1mol/l，锡酸根离子与s1中金属离子的摩尔比为(1～2)：1。

7.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述步骤s3中共沉淀反应在室温下进行，时间为10～120min。

8.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述步骤s4中离心速率为5000～15000r/min。

9.如权利要求1所述的一种共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，其特征在于：所述方法制备粒径小于100nm的纳米羟基锡酸盐产品。

技术总结
本发明涉及锡酸盐制备技术领域，具体涉及一种超声辅助共沉淀法制备纳米羟基锡酸盐的方法，包括：S1：将一定浓度的硝酸盐加入纯水或甲醇或无水乙醇中超声溶解；S2：将表面活性剂加入到步骤S1体系中继续超声至溶解；S3：将一定浓度的锡酸钠加入到步骤S2体系中室温下进行共沉淀反应；S4：将步骤S3体系离心、洗涤，干燥，得纳米羟基锡酸盐；本发明采用超声辅助共沉淀法制备羟基锡酸盐，操作及设备简单、实验条件温和、合成周期短、能耗低，适合工业化大规模生产。

技术研发人员：方东,王贵芳,袁英杰,冉奉,马殿普,潘飞,陈晨,普有福,符泽卫
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18