[發(fā)明專利]一種納米濕度感應(yīng)材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610140893.5
• 申請日: 2006-10-16
• 公開（公告）號: CN101165478A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧燦忠;張磊;許新江;周麗華;包峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕度感應(yīng)應(yīng)用材料領(lǐng)域，涉及一類具有納米結(jié)構(gòu)的錳酸鹽材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近幾年納米材料的研究成為了很熱門的研究領(lǐng)域，新型的納米材料層出不窮，并且在工業(yè)、建筑材料、生物醫(yī)藥和環(huán)保等領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用，取得了很不錯的效果。而且隨著研究的拓展，納米材料研究迅速發(fā)展成為一門新興的綜合性研究領(lǐng)域，相信將對本世紀(jì)科學(xué)的發(fā)展將起著至關(guān)重要的作用。納米材料由于尺寸上的獨特性使其在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通尺寸的材料，所以納米材料研究是研究高性能材料的一個很好的方向。因此，納米材料的研究將會成為二十一世紀(jì)化學(xué)和材料學(xué)科中最活躍的研究領(lǐng)域之一。

在工業(yè)和許多研究領(lǐng)域中，常常要精確控制環(huán)境的濕度，許多濕度控制器件也就應(yīng)運而生。但是普通的濕度控制器件的靈敏度會受到這樣或那樣的限制而無法達(dá)到很高的精確度，所以近幾年許多科研工作者進(jìn)行了納米濕度感應(yīng)材料的研究，以期望通過改變材料的尺寸來達(dá)到提高靈敏度的目的。經(jīng)過許多人的努力，已經(jīng)研究出了不少納米濕度感應(yīng)材料。經(jīng)試驗證實這些納米濕度感應(yīng)材料在靈敏度方面確實有了很大的提高。但是，大部分這類納米材料的制作過程很繁瑣，而且常用到成本很高的藥品，使得這些材料的工業(yè)化過程受阻，很難進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，所以如何精簡制作過程，降低制作成本成為了納米材料研究中的一個切實需要解決的問題。這個問題解決了，納米材料將會蓬勃發(fā)展起來。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決納米濕度感應(yīng)材料制備中的過程繁瑣和成本過高的問題，進(jìn)而有利于納米濕度控制材料的工業(yè)化。我們的研究結(jié)果表明，用低價的藥品并且通過簡單的制作過程也可以制備出高性能的納米濕度感應(yīng)材料。

化合物MnWO₄為單斜體系，空間群為P12/C1(PDF#720478)，單胞參數(shù)為a＝0.484nm，b＝0.576nm，c＝0.499nm。該化合物為片狀納米材料，尺寸范圍：長50-100nm，寬50-80nm，厚度15-30nm。

將MnSO₄·H₂O和Na₂WO₄·2H₂O分別溶到去離子水中，同時劇烈攪拌；把Na₂WO₄溶液慢慢滴加到MnSO₄溶液中，加入DMF，繼續(xù)攪拌；把溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，放入烘箱中在160℃下加熱；然后，將反應(yīng)釜中的沉淀過濾，用去離子水清洗，烘干，即可獲得高純的納米濕度感應(yīng)材料MnWO₄。

本發(fā)明通過簡單的水熱反應(yīng)法，用最簡單的無機(jī)鹽MnSO₄?and?Na₂WO₄作為原料，再加入起模板作用的DMF，制備出了高純的納米濕度感應(yīng)材料MnWO₄。通過透射電子顯微鏡拍照片觀察，每一個納米小顆粒都是單晶，而且尺寸分布比較均勻。進(jìn)而我們又做了半導(dǎo)體性能方面的測試，發(fā)現(xiàn)本化合物是一種離子導(dǎo)體---化合物本身沒有導(dǎo)電性，但當(dāng)表面吸附了水分子時就表現(xiàn)出半導(dǎo)體的性質(zhì)。正是這種性質(zhì)，使得本化合物能夠?qū)Νh(huán)境濕度的變化進(jìn)行相應(yīng)，將濕度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，從而成為一種高性能的濕度感性材料。實驗表明它的靈敏度要高出普通此類材料2-3個數(shù)量級。所以，我們研制出的MnWO₄納米濕度感應(yīng)材料極可能在濕度感應(yīng)應(yīng)用方面取得重大突破。

具體實施方式

將0.338克MnSO₄·H₂O和0.660克Na₂WO₄·2H₂O分別溶到5ml去離子水中，同時劇烈攪拌。把Na₂WO₄溶液慢慢滴加到MnSO₄溶液中，加入3ml?DMF，繼續(xù)攪拌一個小時。把溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，放入烘箱中在160℃下加熱10天。然后，將反應(yīng)釜中的沉淀過濾，用去離子水清洗幾次，用紅外烘箱烘干。將產(chǎn)品進(jìn)行X-射線單晶衍射測試，透射電子顯微鏡拍照和半導(dǎo)體性能測試?；衔锘瘜W(xué)式：MnWO₄，化學(xué)式量：302.74。