化学性质

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。

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中文名 氧化锡

外文名 stannic oxide

别名 锡灰

化学式 SnO₂

分子量 150.71

CAS登录号 18282-10-5

EINECS登录号 242-159-0

熔点 1630 ℃

沸点 1800 ℃

密度 6.95 g/cm³

外观 白色、淡黄色或淡灰色四方、六方或斜方晶系粉末

危险性描述 长期受氧化锡作用的人会患尘埃沉着症

质量指标(Specification)

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。 

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图1 SnO2和其掺杂都具有正方金红石结构

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。

 

安全信息

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。

合成方法

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。

用途

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,氧化锡电级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,氧化锡电级主要指标已达到国际先进水平。
SnO2电极性能技术指标
1、体积密度6.38-6.58g/cm3
2、抗弯强度
室 温 1155kg/cm2
1000℃ 641kg/cm2
1200℃ 166kg/cm2
1400℃ 95kg/cm2
3、电阻率(Ω· cm)
室 温 93
400℃ 6.1000
600℃ 1.4000
800℃ 0.0200
900℃ 0.0150
1000℃ 0.0098
1100℃ 0.0084
4、抗钠钙玻璃侵蚀速率(mm/h)
1000℃ 0.53 x 10-3
1100℃ 0.63 x 10-3
5、热膨胀率(1200℃ )
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。