0 引言
氧化锡（ SnO2） 是一种十分重要的 n 型宽带隙（ 3. 6 eV） 半导体无机材料，在染料敏化太阳能电池、新型气敏材料、光致发光材料、光催化材料、红外反射玻璃、抗静电涂层材料、透明电极材料等领域都有广泛应用[1 -7]. 氧化锡半导体纳米晶的性质和应用取决于其晶型、形貌、尺寸和结晶度等关键因素[8]. 实现微观结构调控可以更深入地研究氧化锡半导体纳米晶的微观结构和性能之间的构效关系，更好地拓展其潜在的应用，因此，研究氧化锡纳米晶的可调控制备技术具有重要的意义[8].
在各种各样的制备方法中，微乳液法以其独特优点引起人们的注意。 微乳液法是将金属盐和一定的沉淀剂形成微乳状液，在较小的区域（ 称为"微反应器"） 内控制胶粒成核和生长，最后经热处理得到超细粒子的一种方法。 该方法最大的优点在于能够很好地控制颗粒的形核和生长过程，从而控制其晶粒尺寸、形态、均匀性及其比表面积[9]等，避免在煅烧工艺过程中基于奥斯瓦尔德原理而出现的严重团聚现象，为得到均匀分散、晶粒细小的 SnO2纳米材料制备，开辟了一种新的思路。
国内外学者采用微乳液法制备无机金属氧化物材料的研究不过短短十数年，取得了一些成果[10 -12],但对其形成机理、过程、工艺的研究尚未透彻，而将之应用于 SnO2材料的研究更是不够充分，采用的微乳液体系各不相同，制备产物的平均尺寸分布从 3 nm[11]到 35. 34 ~58. 86 nm[12],波动较大。 其中韩国的Song 等[10]、印度的 Meitram 等[13]采用 AOT （ 2 - 乙基己基磺基琥珀酸钠） 和正庚烷体系来制备纳米 SnO2粉末，获得小于 40 nm 的细小产物。 但该体系中的一些关键影响因素，如： 反应物浓度、制备温度、溶液pH 值等工艺条件的影响规律尚未进行系统研究，在这种背景下，本研究选择微乳液法来制备 SnO2纳米晶粉末，结合 XRD、FTIR、TGA、SEM 等检测方法与手段，探讨其制备时AOT -正庚烷体系中工艺因素的影响规律，实现可调控制备，为工业生产 SnO2纳米材料打下良好的理论基础。 另外，将此方法获得的氧化锡纳米粉末与传统的沉淀法相比较，研究在相同的热处理温度下，两种方法制备的 SnO2材料所具有的优缺点。
1 实验部分
1. 1 制备方法
采用两种方法制备二氧化锡纳米颗粒： ① 传统的化学沉淀法； ② 微乳液法。 在化学沉淀法中，将28% （ 质量分数） 的氨水溶液在均匀搅拌中缓慢加入 0. 1 mol·L- 1的 SnCl4·5H2O 原料溶液至一定 pH 值，使之产生均匀沉淀物。 之后将沉淀物进行抽滤，90 ℃烘干 1 h,并在 600 ℃下煅烧 0. 5 h.
在微乳液法中，以AOT为表面活性剂，正庚烷为油相，将锡盐和沉淀剂氨水溶液分别配置成两种确定成分的微乳液体系：微乳液I和微乳液II,然后在匀速搅拌中将其混合进行3h的沉淀反应，以保证溶液浓度的相对恒定。具体配方如表1.反应结束后得到悬浊液，将之在10 000 r·min一'转速下离心10 min,得到沉淀物于90℃干燥1h后，在不同温度下锻烧2 h.
1. 2 表征
采用 STA -449C 型热重 - 差热分析仪在空气气氛下对干燥后产物进行 TG - DTA 分析，升温速率20 ℃ ·min- 1,从室温扫描到900 ℃。 XRD 分析采用德国布鲁克公司 Advance D8 型 X 射线衍射仪，Cu 靶，λ = 0. 154 056 nm,扫描速率为 4°·min- 1,工作管压 40 kV,工作电流 40 mA. 采用 S -3400N 型扫描电镜对产物进行显微形貌分析。 红外分析采用 Nicolet FT - IR 6700 型傅里叶变换红外光谱仪，扫描范围：400 ~ 4 000 cm- 1,KBr 压片，室温条件下记录。 产率计算采用称重法。
2 结果与分析
2. 1 热分析
根据前期试验，保持 AOT 质量为 0. 6 g,保温时间 2 h,pH =8 ~ 9,水 - 表面活性剂摩尔比为 1 ∶ 2,经混合搅拌，反应3 h 后离心分离，90 ℃干燥2 h 后可得到产物粉末。 此粉末的 TGA -DSC 曲线如图1 所示。
由图 1 可知，由室温升至 220 ℃有明显的失重台阶，约有9. 30%的失重，应为样品物理吸附水的挥发，该阶段的失重程度取决于干燥后残留在样品中的吸附水含量。 继续升高温度，TGA 曲线在 220 ~550 ℃时，产生一个极快失重台阶，失重约有 40.21%,对应于残留 NH3·H2O、有机物的分解与挥发，以及 Sn（ OH）4脱去化学结合水（ 结构水） 分解为 SnO2的过程。 在600 ℃以后，样品质量略有变化，同时 DSC 曲线上在同样温度范围出现放热峰，此变化是纳米微晶中无规则分布原子的有序化造成的。 此后随着热处理温度的升高，DSC 曲线上没有其它明显的峰出现，TGA 曲线波动同样趋于平缓，表明粉末已完成由非晶态向晶态的结构转变，涉及重量变化的反应基本完成。 故可以初步确定，600 ℃煅烧即可得到结晶较好的 SnO2颗粒。
2. 2 XRD 分析
2. 2. 1 AOT 含量的影响
根据前期研究结果，保持热处理温度为600 ℃ 、保温时间为 2 h,pH = 8 ~ 9,水 - 表面活性剂摩尔比为 1 ∶ 2,改变 AOT 的含量以合成纳米 SnO2粉末。 所合成粉末的 XRD 图谱如图2所示。 由图 2 知，所获产物粉末均为金红石四方结构的 SnO2. 以谢乐公式计算不同 AOT 含量下制得粉末的平均晶粒大小，结果如表 2 所示。
