[發明專利]異質結二氧化錫氣敏材料的制備方法及其產品和應用

在審

• 申請號: 201711230552.1
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107954468A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 何丹農;尹桂林;葛美英;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: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;G01N27/12;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

技術領域

本發明屬于材料化學技術領域，涉及一種異質結二氧化錫氣敏材料的制備方法及其產品和應用。

背景技術

在半導體氣敏材料研究領域，氧化錫（SnO₂）因其易于調控，選擇性強、穩定性好、靈敏度高等優點，長期成為研究熱點。SnO₂納米氣敏材料的氣敏機理可以用耗盡層模型進行解釋。SnO₂表面的氧空穴可以成為導帶的電子授體，從而使該材料成為n型半導體。在實際應用中，通過形成pn結可以提高其氣敏性能。文獻“Fabrication of SnO₂–SnO nanocomposites with p–n heterojunctions for the low-temperature sensing of NO₂ gas”（Nanoscale, 2015, 7, 12133），通過制備SnO₂–SnO復合材料形成pn結，對NO₂氣體有良好的氣敏性能。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種異質結二氧化錫氣敏材料的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的異質結二氧化錫氣敏材料產品。

本發明的又一目的在于：提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種異質結二氧化錫氣敏材料的制備方法，其特征在于利用金屬Li的還原性，將SnO₂表面還原形成一層SnO層，以獲得SnO₂/SnO異質結，包含以下步驟：

（1）在真空手套箱中，將一定量金屬鋰溶解于胺類溶劑中形成溶液；

（2）將5g納米SnO₂加入100ml步驟（1）所述溶液中，攪拌1-5分鐘；

（3）將上述溶液進行抽濾，再用酒精、稀鹽酸和去離子水進行清洗，在60℃下烘干，得到異質結二氧化錫氣敏材料。

步驟（1）中所述胺類溶劑包括乙二胺、1,3- 丙二胺和/或1,4- 丁二胺。

步驟（1）中所述溶液濃度為0.01-0.2mol/L。

本發明提供一種異質結二氧化錫氣敏材料，根據上述任一所述方法制備得到。

本發明提供一種異質結二氧化錫氣敏材料在三甲胺氣體檢測中的應用。

本發明利用金屬Li的還原性，將SnO₂表面還原形成一層SnO層，以獲得SnO₂/SnO異質結，大幅度降低了響應溫度，提升了靈敏度。該材料通過對SnO₂表面進行還原，形成SnO₂/SnO異質結，對三甲胺氣體檢測敏感度高，選擇性好，可大幅提高SnO₂納米材料的氣敏性能，且制備工藝簡單，制備的成本低，具有較為廣泛的應用價值。

附圖說明

圖1為實施例1所制備的異質結SnO₂納米顆粒的SEM圖片；

圖2為實施例1所制備的異質結SnO₂納米顆粒的氣敏性能圖。

具體實施方式

實施例1

一種異質結二氧化錫氣敏材料的制備方法，利用金屬Li的還原性，將SnO₂表面還原形成一層SnO層，以獲得SnO₂/SnO異質結，依序以下步驟：

（1）在真空手套箱中，將金屬鋰溶解于乙二胺，配制成0.1mol/L濃度的溶液；

（2）將5g納米SnO₂加入100ml步驟（1）所述溶液中，攪拌2分鐘；

（3）將上述溶液進行抽濾，再用酒精、稀鹽酸和去離子水進行清洗，在60℃下烘干，得到異質結二氧化錫氣敏材料。本實施例所制備的異質結SnO₂納米顆粒的SEM圖片如圖1所示。

該異質結SnO₂納米顆粒產品的分散涂于六腳陶瓷管氣敏測試元件上，測試對不同濃度對三甲胺的響應，工作溫度為140 ℃。其氣敏性能如圖2所示。

實施例2

（1）在真空手套箱中，將一定量金屬鋰溶解于1,3- 丙二胺，形成0.2mol/L溶液；

（2）將5g納米SnO₂加入100ml步驟（1）所述溶液中，攪拌5分鐘；

（3）將上述溶液進行抽濾，再用酒精、稀鹽酸和去離子水進行清洗，在60℃下烘干，得到異質結二氧化錫氣敏材料。

實施例3