[發明專利]一維納米復合金屬氧化物氣敏材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610892266.0
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN106517315B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 余江應
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;C01G9/02;G01N33/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 巴曉艷

技術領域

本發明涉及氣敏材料領域，具體涉及氧化鋅和氧化錫復合的氣敏材料，該材料具有高氣敏性能，是一種一維納米復合金屬氧化物。

背景技術

一維納米結構指的是材料在空間三維取向上有一維長于納米尺度，一維納米材料的形貌比較多樣，據文獻[1]“Progress in Materials Science Volume 52，Issue 5，July 2007，Pages 699-913”中所述如納米線，納米管，納米帶，納米樹杈等均屬于一維納米形貌。一維氧化錫納米材料有較強的表面效應和量子效應，在高溫下結構穩定，不宜團聚，且對氣體的響應溫度較低，靈敏度較高。通過不同的制備方法和制備參數可控制其晶體尺寸和形貌，結構形貌的差異會引起氣敏性質的不同。

目前文獻中報道的一維氧化物包括一維納米氧化錫、一維納米氧化鋅等。文獻[2]“Size-controllable one-dimensinal SnO2 nanocrystals：synthesis，growth mechanism，and gas sensing property，Phys.Chem.Chem.Phys.，2006，8，4874-4880”中通過微乳液法在240℃下反應15小時得到了直徑在6～22nm的一維納米氧化錫。該氧化錫有較好的結晶度和良好的形貌。文獻[3]“一種氧化錫納米材料及其制備方法，北京化工大學，CN101941734A，2011年1月12日”制備了一種具有高氣敏性能的氧化錫納米材料。文獻[4]“Hydrothermal synthesis and gas sensing characters of ZnO nanorods，Sensors and Actuators B，2006，113(1)：526-531”中，通過鋅粉與十六烷基三甲基溴化銨在182℃ 下水熱24小時得到了約1μm長，直徑40～80nm的一維納米氧化鋅，該氧化鋅有較好的 結晶度和較短的恢復時間。文獻[5]“一種一維氧化鋅納米材料及其制備方法，北京化工大學，CN101591037A” 制備了一種具有高氣敏性能的氧化鋅納米材料，其合成方法步驟簡單易行，材料易得，低溫合成耗能少。然而，關于將氧化鋅和氧化錫復合的一維納米材料則少有報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種一維納米氧化鋅和氧化錫復合的氣敏材料及其制備方法，該復合材料具有高氣敏性能。

本發明的操作步驟如下：

一種一維納米復合金屬氧化物氣敏材料的制備方法，在攪拌的條件下，將堿水溶液加入到氯化鋅和氯化錫的混合溶液中，然后依次加入無水乙醇、表面活性劑進行反應，獲得氧化鋅和氧化錫的復合一維納米材料。

進一步地，具體步驟如下：

A. 用去離子水配制0.05～0.5mol/L的氯化鋅溶液；

B. 用去離子水配制0.05～0.5mol/L的氯化錫溶液；

C. 將氫氧化鈉或氫氧化鉀溶于去離子水中配制0.5～3mol/L的堿水溶液；

D. 將步驟A所得氯化鋅溶液與步驟B所得氯化錫溶液按相等的金屬摩爾量混合均勻，得混合液Ⅰ；然后在攪拌下，將步驟C配制的堿水溶液緩慢滴加到氯化鋅和氯化錫的混合液Ⅰ中，得混合溶液Ⅱ，直至液Ⅱ中鋅離子與氫氧根離子的摩爾比為1∶5～8，錫離子與氫氧根離子的摩爾比為1∶5～8；按混合液Ⅱ的體積稱量等體積的無水乙醇并滴加至混合液Ⅱ中，并繼續磁力攪拌15～30分鐘，然后按每升混合液Ⅱ中加入2～4g表面活性劑計，將表面活性劑加入反應器，攪拌溶解；密封反應器，升溫至70～100℃溫度，恒溫反應4～8小時，然后繼續升溫至200～240℃溫度，恒溫反應20～40小時，自然冷卻到室溫，將產物過濾，以去離子水洗滌濾渣3～5次，再用無水乙醇洗滌3～5次后自然晾干，得到結晶度良好的一維納米復合氧化鋅氧化錫材料；

進一步地，步驟D所述的表面活性劑是十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。

進一步地，步驟A所得氯化鋅溶液的濃度為0.4mol/L。

進一步地，步驟B所得氯化錫溶液的濃度為0.4mol/L。

進一步地，步驟D中鋅離子與氫氧根離子的摩爾比為1:7，錫離子與氫氧根離子的摩爾比為1:7。

一種由所述的制備方法制備的一維納米復合金屬氧化物氣敏材料，所述材料為氧化鋅和氧化錫復合的一維納米材料，該材料的直徑小于300nm，長度小于8μm，形貌為納米樹杈或者納米棒狀。