[發明專利]氣敏傳感器用氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料

有效

• 申請號: 201710618353.1
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107555400B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 何丹農;章龍;張芳;林琳;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發明提供一種氣敏傳感器用氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料，由可溶性鐵鹽、可溶性鎳鹽溶于去離子水，添加檸檬酸三鈉、六亞甲基四胺、硫酸鈉、磷酸二氫銨至混合溶液，磁力攪拌，轉移至聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中，得到氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料預燒粉體，煅燒得到氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料。本發明采用一步水熱法制備出以氧化鐵納米環為載體，在氧化鐵納米環內外表面生長花狀氧化鎳的氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料，制法簡單、可控調節氧化鐵納米環的大小尺寸，氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料比表面積大，極大發揮了氧化鎳的優勢，可用于氣敏傳感器的制備。同時該方法反應時間短，產率高，可批量制備以適合工業化規模生產。

技術領域

本發明涉及氣敏傳感器材料制備領域，具體為一種氣敏傳感器用氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料，本發明還涉及其應用。

技術背景

進入21世紀以來，人們對環境污染問題及能源短缺問題越來越關注，針對這兩方面的科學研究也越來越多，氧化鎳是一種常見的金屬氧化物，由于其優異的性能，氧化鎳被廣泛應用于光催化劑、氣體敏感材料、介電材料等領域。其中，氧化鎳是氣體敏感材料中重要的一類，提高其比表面積結合較強的粒子交換性能，有利于反應物在催化過程中在活性位進行反應，對H₂S、乙醇、丙酮、甲醛等氣體的探測方面顯示了極大地應用前景。然而，單一氧化鎳材料的氣敏性能受控于材料的形貌、晶型、比表面積等，仍存在靈敏度低、選擇性差等缺點。Fe₂O₃是一種常見的材料，有多種形貌，將Fe₂O₃納米環與氧化鎳結合，促進氧化鎳在Fe₂O₃納米環的內外表面形成，可有效提高比表面積，提升復合材料的氣敏性能。

本發明采用一步水熱法，工藝簡單，容易控制，可在Fe2O3納米環內外表面形成不同形貌的氧化鎳，極大地提升比表面積和材料的氣敏性能。與此同時，產率高可實現規?；a。

發明內容

為克服以上現有技術的不足，本發明要解決的是：提供一種氣敏傳感器用氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料，由形貌獨特的Fe₂O₃納米環材料與氧化鎳形成復合材料。

本發明的再一目的在于：提供上述氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種氣敏傳感器用氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料，包括以下步驟：

（1）分別稱取可溶性鐵鹽、可溶性鎳鹽溶于去離子水，配成混合溶液，其中，混合溶液Fe³⁺鹽的濃度為0.005~0.025 mol/L，Ni²⁺鹽的濃度為0.005~0.1 mol/L；

（2）添加檸檬酸三鈉、六亞甲基四胺、硫酸鈉、磷酸二氫銨至混合溶液，其中，檸檬酸三鈉與鎳鹽的摩爾比為1.1~1.5:1，六亞甲基四胺與鎳鹽摩爾比為1~2:1，硫酸鈉在混合溶液中的濃度為1.0×10^-5~4.0×10^-4 mol/L，磷酸二氫銨添在混合溶液中的濃度為1.0×10^-4~5.0×10^-4 mol/L，磁力攪拌均勻的混合液；

（3）水熱反應，磁力攪拌均勻的混合液轉移至聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中，水熱反應溫度為140~240℃，反應時間為4~24小時得到氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料預燒粉體；

（4）煅燒，得到氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料。

本發明氧化鐵納米環/氧化鎳復合材料的特點是：氧化鎳在Fe₂O₃納米環內外表面形成，可有效提高比表面積及復合材料的氣敏性能。

在上述方案基礎上，所述的可溶性鐵鹽為氯化鐵或硝酸鐵，所述的可溶性鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳或乙酸鎳。