氧化锡一般指二氧化锡,是一种
无机物,化学式为SnO2,外观为白色、淡黄色或淡灰色四方、六方或
斜方晶系粉末。
熔点1630℃,
沸点1800℃。
密度6.95 g/mL at 25 °C,同时是一种优秀的透明
导电材料。它是第一个投入商用的透明导电材料,为了提高其
导电性和
稳定性,常进行
掺杂使用,如SnO2:Sb、SnO2:F等。
理化性质
含量(Purity): 99.60%-99.99%
物化性质(Physical Properties)
化学成分:SnO2:99.85%;Cu:0.0014%
氧化锡以锡石的形式存在于自然界中。锡石一般为红褐色,呈微粒状或块状,多分散于花岗岩里,是提炼锡的主要矿石。氧化锡对空气和热都很稳定,不溶于水,也难溶于酸或碱溶液,但能溶于热浓硫酸以及熔融苛性碱和
氢氧化钾,微溶于碱金属碳酸盐溶液中。不与一般
化学试剂反应,不与硝酸作用。与浓HCl共热慢慢变为氯化物而溶解。高温下与氢气作用被还原为金属锡。与CO反应得金属锡和CO2,反应可逆。制法:由锡在空气中燃烧,或由四价可溶性锡盐与碱作用,也可由金属锡与浓HNO3作用生成β-
锡酸沉淀,再经加热、脱水而得氧化锡。
SnO2同时是一种优秀的透明导电材料。它是第一个投入商用的透明导电材料,为了提高其导电性和稳定性,常进行掺杂使用,如SnO2:Sb、SnO2:F等。SnO2和其掺杂都具有正方
金红石结构(tetragonal rutile),如图1所示。红色为O,黑色为Sn,SnO2由两个Sn和四个O
原子组成,
晶格常数为a=b=0.4737nm,c=0.3186nm,c/a=0.637。O2-=0.140nm,Sn4+=0.071nm。SnO2是n型宽
能隙半导体,
禁带宽度为3.5-4.0eV,可见光及红外
透射率为80%,
等离子边位于3.2μm处,折射率>2,
消光系数趋于0。SnO2附着力强,与
玻璃和
陶瓷的
结合力可达20MPa,
莫氏硬度为7—8,
化学稳定性好,可经受化学
刻蚀。SnO2作为
导电膜,其载流子主要来自
晶体缺陷,即O空位和掺杂
杂质提供的
电子。
制备方法
氧化锡的制备方法很多,包括
固相合成法、液相合成法和气相合成法三类,每一类又分很多种方法。当前常用的方法有
溶胶凝胶法,
共沉淀法,电化学沉积法等。
1.金属锡硝酸氧化法:将洗刷净的锡锭熔化,然后用铁勺缓缓倒人冷水中爆成锡花。再将锡花缓缓加到稀释至20℃的硝酸中进行反应,待作用至无氧化氮逸出,同时没有锡剩余,反应液经澄清,将上部清液吸出重复使用,生成的β-锡酸用沸水漂洗,再用去离子水洗涤至铁及重金属分析合格,经脱水在。120℃烘干,在1250℃煅烧,粉碎,过筛制得二氧化锡。
氧化锡纤维制法:将前驱体溶液纺丝即可得成品。
2.在SnCl4溶液中加入10%的NaOH溶液,直到开始析出的沉淀又复溶解为止。向所生成的锡酸钠溶液中逐滴加入10%盐酸,直到对刚果红指示剂呈酸性反应为止。以倾泻法用水洗涤锡酸沉淀多次,至洗涤水中完全不含Cl-(用AgNO3检验),然后用布氏漏斗抽滤,沉淀于20℃下干燥,然后在500~600℃下灼烧。
3.将50g SnCl2·2H2O溶于80mL水和15mL盐酸(相对密度1.19)的混合液中,过滤。向滤液中分次少量地加入氨水(相对密度0.91),至对石蕊显弱碱性反应为止(约用75mL)。用布氏漏斗抽滤析出的沉淀,每次用5mL水洗涤沉淀,洗3次。将沉淀置于瓷皿中,于50~60℃下搅拌干燥5h,此时沉淀转变为
氧化亚锡,然后将其置于马弗炉中于800~900℃下再灼烧5~6h,即可得到氧化锡。产量62~63g,产率约93%。
4.采用前驱体聚合法。将前驱体溶液纺丝,并按要求控制纤维的直径、长度及纤维色调,制成直径在30μm以下连续可卷的纤维即为成品。
5.采用硝酸氧化法、高温氧化法和
四氯化锡法。硝酸氧化法是将金属锡化成锡花与稀硝酸反应,经水洗、过滤、干燥、粉碎、过筛而得。高温氧化法是将熔融物在高温下直接吹入热空气经氧化反应而得。四氯化锡法是将四氯化锡与蒸汽在高温下作用而得。
应用领域
氧化锡常用于
搪瓷和
电磁材料,并用于制造乳白玻璃、锡盐、瓷着色剂、织物
媒染剂和增重剂、钢和玻璃的磨光剂等
氧化锡电极广泛应用于高档
光学玻璃的熔炼以及
电解铝行业,氧化锡电极尤其适用于
火石类玻璃、钡火石、钡冕,以及重
冕玻璃等的熔炼,且对玻璃不产生污染。此项成果已通过
河南省科技厅组织的专家鉴定,整体性能指标在国内处于领先水平,氧化锡电极主要指标已达到国际先进水平。
SnO2电极性能技术指标
室 温 1155kg/cm2
1000℃ 641kg/cm2
1200℃ 166kg/cm2
1400℃ 95kg/cm2
室 温 93
400℃ 6.1000
600℃ 1.4000
800℃ 0.0200
900℃ 0.0150
1000℃ 0.0098
1100℃ 0.0084
1000℃ 0.53 × 10-3
1100℃ 0.63 × 10-3
0.69%
SnO2是一种重要的
半导体传感器材料,用它制备的
气敏传感器灵敏度高,被广泛用于各种
可燃气体、环境污染气体、
工业废气以及
有害气体的检测和预报。以SnO2为基体材料制备的
湿敏传感器,在改善室内环境、精密仪器设备机房以及图书馆、美术馆、博物馆等均有应用。通过在SnO2中掺杂一定量的CoO、Co2O3、Cr2O3、Nb2O5、Ta2O5等,可以制成阻值不同的
压敏电阻,在电力系统、电子线路、家用电器等方面都有广泛的用途。
SnO2由于对可见光具有良好的
通透性,在水溶液中具有优良的化学稳定性,且具有特定的导电性和反射红外线辐射的特性,因此在
锂电池、
太阳能电池、
液晶显示、光电子装置、透明导电电极、防红外探测保护等领域也被广泛应用。而SnO2纳米材料由于具有
小尺寸效应、
量子尺寸效应、
表面效应和
宏观量子隧道效应,在光、热、电、声、磁等物理特性以及其他宏观性质方面较传统SnO2而言都会发生显著的变化,所以可以通过运用
纳米材料来改善传感器材料的性能。
计算化学数据
数据:
1.疏水参数计算参考值(XlogP):无
2.氢键供体数量:0
3.氢键受体数量:2
4.可旋转化学键数量:0
5.互变异构体数量:无
6.拓扑分子极性表面积34.1
7.重原子数量:3
8.表面电荷:0
9.复杂度:18.3
10.同位素原子数量:0
11.确定原子立构中心数量:0
12.不确定原子立构中心数量:0
13.确定化学键立构中心数量:0
14.不确定化学键立构中心数量:0
15.共价键单元数量:1
安全信息
信息:
危险运输编码:UN 1993
危险品标志:暂无
安全标识:S24/25
危险标识:暂无
毒性
长期(15~20年)受氧化锡作用的人会患尘埃沉着症,即尘肺。空气中最大容许浓度为10 mg/m3(换算成金属锡计)。粉尘多时使用防毒口罩,并注意保护皮肤。应注意防尘和除尘。