21651-19-4 / 氧化亞錫的制備

背景及概述^[1][2]

氧化亞錫化學式SnO，溶于酸、堿，微溶于NH₄Cl，不溶于稀堿、氨水和水中。在氫氣中加熱還原為金屬。在空氣中加熱氧化為氧化錫(Ⅳ)。與Cl₂作用生成氯化錫(Ⅳ)。與硝酸作用氧化生成H₂SnO₃。制法：在氯化亞錫水溶液中加入氨水或堿溶液直至酚酞變色，加熱煮沸得到沉淀，后者在隔絕空氣下干燥而得。SnO具有還原性，可用作還原劑，制備亞錫鹽，由亞錫鹽溶液跟氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化亞錫Sn(OH)2，再加熱分解生成氧化亞錫。

因此它被廣泛用于催化劑、電鍍和玻璃工業等領域。這些年來人們用氣相沉積法、均相沉淀法、激光輻射法等方法制備得到了SnO，并研究其性能，從測試結果來看，還有待進一步完善。如有研究制備的SnO基貯鋰材料，其初始可逆放電容量僅有400 mAh/g左右；有報道的這類貯鋰材料經20周循環后，其容量僅剩下100 mAh/g左右。納米技術的出現，特別是高性能納米材料的出現，為研究高性能鋰離子電池提供了很好的機遇。

由于納米材料的小尺寸效應及表面效應，使得其表現出獨特的光電性能，因此，用它來改造鋰離子電池，不僅可以很大幅度地提高鋰電池的比能量，而且也可以降低嵌脫鋰電位，改善電極結構和其循環性能8微米級的氧化亞錫形狀有晶須、粒子、薄膜、花狀的、磁盤狀的、網狀的、塊狀的、血小板薄片狀的、板片狀的、雙椎體的和樹枝狀的等等。不同形貌的氧化亞錫，其應用性能也不一樣，因此，對制備出不同形貌的氧化亞錫的可控合成方法需要更深入的研究，并對其形成機理及應用也要深人研究，具有重要的理論價值和實際意義。

應用^[2][3]

SnO具有還原性，可用作還原劑，制備亞錫鹽，由亞錫鹽溶液跟氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化亞錫Sn(OH)₂，再加熱分解生成氧化亞錫。因此它被廣泛用于催化劑、電鍍和玻璃工業等領域。其應用舉例如下：

1. SnO是一種重要的金屬氧化物，可以作為鋰電池的負極材料，其性能與碳材料為負極的電池相比，具有更高的體積比能量與質量比能量，其理論可逆放電容量高達880 mAh/g。

2. 用于制備一種氧化亞錫織構薄膜。氧化亞錫是一種簡單的二元氧化物，由于氧化亞錫層狀結構的各向異性，導致它的輸運性質也是各向異性的。根據理論計算，氧化亞錫的有效空穴質量是各向異性的，從而使空穴在層內的跳躍傳導比層間更容易。

因此，通過實驗的方法調節氧化亞錫的結晶取向顯得十分重要。目前，氧化亞錫已經在薄膜晶體管、氣體傳感器等方面得到廣泛的研究，尤其是已經制備出性能優良的以氧化亞錫作為溝道層的p型和雙極性薄膜晶體管。氧化亞錫織構薄膜從下至上依次包括：襯底，氧化亞錫主體層和金屬氧化物覆蓋層，所述氧化亞錫主體層中氧化亞錫的擇優取向為(101)。

金屬氧化物覆蓋層改變了氧化亞錫的Sn/O、氧化亞錫的表面能以及氧化亞錫和襯底間的界面能，從而控制了薄膜的結晶取向，金屬氧化物覆蓋層應該性能穩定，不與氧化亞錫主體層反應，能減少氧的擴散等，如：Al₂O₃、ZnO、Y₂O₃、HfO2等。

制備^[4]

一種利用甲基磺酸亞錫含錫廢液制備氧化亞錫的方法，包括如下步驟：

1）取含錫廢液，真空減壓蒸餾回收水和甲基磺酸等物質，然后加入錫金屬進行反應，反應溫度為80～95℃，反應時間30～60min，所述錫金屬的加入量按每立方米含錫廢液加入10～15kg錫金屬計算；因二價錫在高溫條件易被氧化為四價錫，所以含錫廢液中存在的為Sn4+，本步驟發生的化學反應為：

2）向反應后的物料加水稀釋至含錫量40～80g/L、過濾、洗滌，合并濾液和洗液；本步驟加水稀釋的目的是為了溶解含錫水溶性物質；

3）向合并后的濾液和洗液中加入堿液進行反應，反應溫度為60～95℃，反應終點pH值控制在5～6，使鐵、鉛等雜質從氧化亞錫中分離出去，得到氧化亞錫粗品；

4）將氧化亞錫粗品經甩干、洗滌、烘干和過篩后，即可得到氧化亞錫成品。

主要參考資料

[1] 化合物詞典

[2] 付伯艷, 謝漢文. 氧化亞錫晶體的可控合成研究進展[J]. 廣州化工, 2016 (2016 年 09): 25-27, 91.

[3] 劉權;梁凌燕;曹鴻濤.氧化亞錫織構薄膜及其制備方法.CN201410017207.X，申請日20140115

[4] 謝雪珍;葉有明;張誠;阮樺;吳伯增;農永萍;廖珍旭;陳進中;伍祥武;楊育兵;王運龍;榮桂能.一種利用甲基磺酸亞錫含錫廢液制備氧化亞錫的方法. CN201310707953.7，申請日20131220