兩種不同形貌羥基錫酸鋅晶體的合成與表征

1、26無機鹽工業(yè)第43卷第3期無機鹽工業(yè)INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY兩種不同形貌羥基錫酸鋅晶體的合成與表征徐建中，胡珂，焦運紅，謝吉星河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北保定071002）摘 要：在均勻沉淀法制備羥基錫酸鋅的基礎(chǔ)上，在反應(yīng)體系中分別添加有機模板劑PEG400聚乙二醇400）、PVA 聚乙烯醇），制得兩種不同形貌的羥基錫酸鋅晶體。通過X射線衍射（XRD）、掃描電鏡 SEM）、熱分析TG），分別對產(chǎn)品的物相、結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌、熱解行為進行了分析。研究結(jié)果表明，各產(chǎn)物都為立方晶系的羥基錫酸鋅晶 體，添加不同有機介質(zhì)所得產(chǎn)品表面形貌各不相同。對有機介質(zhì)改變羥基錫酸

2、鋅晶體形貌的影響機理進行了初步探討。關(guān)鍵詞：羥基錫酸鋅；有機介質(zhì)；形貌；PEG400 ;PVA中圖分類號：O611.4文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006 -4990 2011） 03 -0024 -03Preparation and characterization of zinc hydroxystannate with two different morphologiesXu Jianzhong, Hu Ke, Jiao Yunhong,Xie JixingSchoolof Chemistryand EnvironmentalScience Hebei University, Baoding

3、 071002，China）Abstract : Based on the preparation of zinc hydroxystannatevia homogeneousprecipitation method, zinc hydroxystan- nateswith two different morphologieswere synthesizedby added organic template PEG400 and PVA to the reaction system respectively Phase, structure, size, morphology and pyro

4、lysis behavior of the products were characterizedby SEM，XRD,and TG. Results showedthat all the products were cubic ZnSn OH ) crystals and products had different morphologiesby adding different organic medianfluencing mechanismof organic medium changing morphology of ZnSn (pH ) crystals was also disc

5、ussedpreliminarily .Key words : zinc hydroxystannateorganic medium；morphology; PEG400； PVA© 1994-2011 China Acadvinie Journal Electronic Publishing Hcmse. All rights reserved. htTp:.'knet26無機鹽工業(yè)第43卷第3期© 1994-2011 China Acadvinie Journal Electronic Publishing Hcmse. All rights reserved.

6、 htTp:.'knet26無機鹽工業(yè)第43卷第3期羥基錫酸鋅是20世紀(jì)80年代后期研制的一種 新型無機阻燃抑煙劑，具有無毒、阻燃、抑煙的優(yōu)點：1 -3。近期的研究還發(fā)現(xiàn)羥基錫酸鋅是一種對苯 降解極為有效的光催化劑“。羥基錫酸鋅的熱解 產(chǎn)物為無定形ZnSnQ , ZnSnQ也是一種性能優(yōu)異的 無機阻燃抑煙劑，在高溫下ZnSnQ轉(zhuǎn)化為Zn?SnC4, Zn2SnC4則是一種重要的氣敏材料，還被用于鋰電池 陽極的制備。由于羥基錫酸鋅的形貌、尺寸以及組織結(jié)構(gòu)對其阻燃性能和光催化性能具有重要影 響,因此對不同形貌的羥基錫酸鋅的控制合成引起 了人們的廣泛關(guān)注。Zhang Yanjun等：6通過水

7、熱生 長法在附有ITO導(dǎo)電玻璃）基質(zhì)的載玻片上合成出 具有立方體形貌的羥基錫酸鋅晶體。G. Wrobel 等通過水熱合成法在純錫基質(zhì)上合成了具有完 整立方體形貌的羥基錫酸鋅晶體。但是，這些方法 都是在一個特定基體上，反應(yīng)時間在20 h左右。目 前仿生合成方法已大量用于無機物晶體的合成，各種不同有機介質(zhì)的添加或者作為合成模板可以有效控制無機晶體的晶型和形貌：8 -12。筆者在均勻沉淀法的基礎(chǔ)上，在溶劑中添加 PEG400、PVA有機介 質(zhì),利用仿生合成的方法制備了多種形貌的羥基錫 酸鋅晶體，對有機介質(zhì)改變羥基錫酸鋅晶體形貌的 影響機理進行了初步探討。1實驗1.1羥基錫酸鋅的制備所有試劑均為市銷，

8、未經(jīng)過二次處理；水均為去 離子水。制備方法：按n :Na2Sn QH） 6】:n（ZnO）： n （KOH） :n :CO （NH2）2 =1 ：1 ：7 ：10 稱取藥品， 加水，在80 C下回流6 ho反應(yīng)結(jié)束后洗滌抽濾，濾 餅在120 C烘干，得產(chǎn)品。在溶劑中分別加入 PEG400 PVA有機介質(zhì)，用同樣方法制備不同形貌 的羥基錫酸鋅產(chǎn)品。1 -2樣品表征使用D8 -ADVANCE型X射線粉末衍射儀測 定產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)；使用JSM -7500F型冷場發(fā)射電子掃描顯微鏡分析樣品表面形貌；利用STA449C型TG DSC同步熱分析儀對產(chǎn)品進行熱分析。2 結(jié)果與討論2.1 XRD分析圖1為合成

9、產(chǎn)品的 XRD譜圖。由圖1可見： 3種產(chǎn)品的特征衍射峰完全一致 ，表明晶態(tài)一致，添 加有機介質(zhì)合成的產(chǎn)品并未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，也未生成新的物質(zhì)；3種產(chǎn)物與JCPDS卡中羥基錫酸鋅的20 1455 標(biāo)準(zhǔn)譜圖一致，a = b = c = 0.780 0 nm, 證明此種羥基錫酸鋅屬立方晶系。但是添加PEG400和添加PVA合成的產(chǎn)品，其特征衍射峰較純水合成的產(chǎn)品低，這是晶粒細化的標(biāo)志圖1合成產(chǎn)品的XRD譜圖2.2 SEM分析圖2為合成產(chǎn)品的SEM照片。由圖2看出：純 水中合成的羥基錫酸鋅晶體呈現(xiàn)出獨立分散的不規(guī) 則多面體形貌，粒徑在5 m左右；添加PEG400合 成的羥基錫酸鋅晶體形貌為八面體，獨立分

10、散，粒徑在3 m左右；添加PVA合成的羥基錫酸鋅晶體不 規(guī)則多面體與立方體同時存在，但立方體占多數(shù)，部 分立方體交叉堆砌，粒徑在1 ym左右。埋木1誹加I PF A圖2合成產(chǎn)品的SEM照片添加有機介質(zhì)所得產(chǎn)品的表面形貌和粒徑發(fā)生 了變化，變化原因如圖3所示。在反應(yīng)系統(tǒng)中加入 有機質(zhì)后，有機質(zhì)會通過分子識別選擇性地與晶體 某一方向面網(wǎng)（A面）相互作用，使晶體在垂直該面 網(wǎng)方向上的生長速度相對其他方向面網(wǎng)（B面）大大減小甚至停止生長，從而該面網(wǎng)相對穩(wěn)定并體現(xiàn) 在最終形態(tài)中：13。PEG400與PVA空間結(jié)構(gòu)不同 以及所帶羥基個數(shù)不同使其選擇吸附的晶面不同， 因此添加PEG400和PVA合成的晶體具

11、有不同的 表面形貌。們機模皈迭 啪附后加晶向 擇性駛附生捻速率葉嶺圖3有機介質(zhì)影響無機晶體形貌機理2.3 TG分析圖4為合成產(chǎn)品的熱分析曲線 。由圖4看出： 純水中合成產(chǎn)品的起始熱解溫度為257.8 C，最終質(zhì)量損失率為16.61% ,該羥基錫酸鋅的熱解溫度 與文獻報道羥基錫酸鋅熱解溫度200380 C ）相一致；添加有機介質(zhì)合成產(chǎn)品的熱解方式同純水中 合成產(chǎn)品基本一致，但起始熱解溫度和質(zhì)量損失率 發(fā)生變化。添加PEG400合成產(chǎn)品起始熱解溫度為 248.6 C ,添加PVA合成產(chǎn)品起始熱解溫度為 255.9 C,兩者熱解溫度都略低于純水中合成的產(chǎn) 品。造成這種差異的原因是立方體、八面體形貌的

12、熱穩(wěn)定性不如不規(guī)則多面體，從而可以得出3種形 貌熱穩(wěn)定性順序為不規(guī)則多面體立方體 八面體。添加PEG400合成產(chǎn)品的質(zhì)量損失率為 16.95%，添加PVA合成產(chǎn)品的質(zhì)量損失率為 16.91%，質(zhì)量損失率都略大于純水中合成的產(chǎn)品。日一純水 b加 PEG400 cMJPVA這說明有痕量的有機物質(zhì)附著在產(chǎn)品表面，從而進一步說明了有機介質(zhì)吸附在特定晶面從而改變其晶 體形貌的機理。a lOOfS % r學(xué)92 :左蘭-喧M -200 30 400 500 600 700 ftftO圖4合成產(chǎn)品的TG圖3結(jié)論在均勻沉淀法制備羥基錫酸鋅的基礎(chǔ)上，分別在反應(yīng)體系中添加了PEG400和PVA，發(fā)現(xiàn)有機介質(zhì)的添加

13、并未改變產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)，所得產(chǎn)品均為立方體系的羥基錫酸鋅。未添加有機介質(zhì)的產(chǎn)品表 面形貌為不規(guī)則多面體，添加PEG400所得產(chǎn)品的 表面形貌為八面體，添加PVA所得產(chǎn)品的表面形貌 為立方體。其原因可能是有機介質(zhì)與晶體特定晶面 相結(jié)合，對晶體的生長具有控制作用。羥基錫酸鋅 晶體產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性分析表明：不規(guī)則多面體 立 方體 八面體。參考文獻：1 Cusack P A, Heer M S, Monk A W Zinc hydroxystannateas an alternative synergist to antimony trioxide in polyester resins contain

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22、及主持省部級 項目10余項，獲得河北省科技進步一等獎1項，已在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇,出版學(xué)術(shù)專著2部。聯(lián)系方式：gzs6b9d 126. com© 1994-2011 China Acadvinie Journal Electronic Publishing Hcmse. All rights reserved. htTp:.'knet26無機鹽工業(yè)第43卷第3期欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈欈© 1994-2011 China Acadvinie Journal Electronic

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