氧化锡是一种无机物,化学式SnO2,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。
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。
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。
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/m(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。
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。