王小雨, 魏剑刚, 李文琴, 朱路平

(上海第二工业大学a. 环境与材料工程学院;b. 上海先进热功能材料工程技术研究中心,上海201209)

0 引言

ZnO 和SnO2是重要的半导体氧化物, 广泛应用于传感、光催化等领域。近年来,研究发现,基于ZnO 和SnO2得到的三元混合氧化物--偏锡酸锌(ZnSnO3)的性能更优异,在传感领域有着广阔的应用前景,已然成为当前的研究热点之一。本文从微纳米ZnSnO3传感材料的研究工作进行总结和分析。

1 ZnSnO3 结构特点

ZnSnO3为立方面心堆积的八面体结构, Zn 原子和O 原子分别位于立方体结构的顶点和面中心,Sn 原子位于由6 个O 原子组成的正八面体的间隙位置,如图1 所示。

ZnSnO3具有大量的氧空位,氧空位容易吸附空气中的氧, 从而使得ZnSnO3材料在低温环境下对还原性气体表现出较高的氧化活性[1-2]。ZnSnO3中的金属原子(Zn 和Sn) 也可以被其他的金属离子,如Co、Ca 等部分取代[3-6],从而形成晶体结构缺陷;另外,ZnSnO3还可以通过表面修饰以及异质结的构建等方式进行改性,从而使其比单一的金属氧化物的性能更优异[7]。

图1 ZnSnO3 晶体结构示意图Fig.1 Representation of crystal structure of ZnSnO3

2 ZnSnO3 的制备方法与形貌

众所周知, 材料的形貌结构、尺寸直接影响其相关性能。因此,开展ZnSnO3微纳米结构的可控合成及性能研究,对于最终实现其在环境治理、检测及锂离子电池等领域的应用具有十分重要的意义。

2.1 制备方法

表1 所示为当前微纳米ZnSnO3的制备方法、样品形貌与尺寸粒径。由表1 可以看出, 制备ZnSnO3的方法主要包括水热合成法、共沉淀法、溶胶- 凝胶法。水热合成法[8-12]能够在相对高的温度和压力下, 通过对反应参数如pH、反应温度、反应时间、助剂(包括表面活性剂)等的调节,实现对产物形貌、结构、尺寸的调控等, 进而优化其相关理化性能; 产物纯度高、晶粒发育完整、分布均匀。……