[發明專利]一種納米氧化鈰傳感器材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711488727.9
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108249423A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州南爾材料科技有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種納米氧化鈰傳感器材料的制備方法，本發明將三維石墨烯與氧化鎳結合，有助于改善氧化鎳的表面形態，充分發揮三維石墨烯和異質結的協同作用，克服金屬氧化物半導體NO²氣體傳感器的靈敏度低、響應速度慢、穩定性差等問題，增強了傳感器檢測的靈敏度；該方法制備工藝簡單，通過提高材料比表面積和表面活性空位提高了響應效率，降低了響應溫度。

技術領域

本發明涉及傳感器制造領域，具體涉及一種納米氧化鈰傳感器材料的制備方法。

背景技術

科學技術和社會經濟飛速發展的同時，給自然環境也帶來了沉重的負擔，大氣污染嚴重制約著人類的可持續發展。工業生產產生了大量的有毒、有害氣體，不僅污染環境、破壞生態，而且危及身體健康和生命安全。因此，檢測環境中有毒氣體的成分與濃度意義重大。

迄今為止，基于氧化鎳(NiO)，氧化鈷(Co3O4)，氧化亞銅(Cu2O)，氧化鋅(ZnO)，二氧化錳(MnO2)和鈷酸鎳(NiCo2O4)等過渡金屬氧化物為修飾電極的敏感材料已經在傳感器領域進行了一定的研究。

二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物，含量豐富。相對于其它半導體，CeO2的氧空位形成能較低，容易失去晶格中的氧，產生氧空位。每產生一個氧空位，就會有兩個電子躍遷至CeO2的導帶底，Ce4+轉化為Ce3+，在整個過程中結構始終保持不變。正是由于其良好的結構穩定性和較低的氧空位形成能，CeO2 是特別適合應用于對NO2等有害氣體進行傳感的半導體材料。納米結構的CeO2比表面積大，有利于增強對NO2氣體分子的吸附，但其導電性能差、操作溫度高，響應時間比較慢。

三維石墨烯材料具有二維石墨烯優異的化學性能和導電性能，同時有更大的比表面積以及更加優良的柔韌性，一般程度的扭曲不會影響到材料的性質和特性，有利于制備可拉伸、穩定性好的傳感器。

發明內容

本發明提供一種納米氧化鈰傳感器材料的制備方法，本發明將三維石墨烯與氧化鎳結合，有助于改善氧化鎳的表面形態，充分發揮三維石墨烯和異質結的協同作用，克服金屬氧化物半導體NO²氣體傳感器的靈敏度低、響應速度慢、穩定性差等問題，增強了傳感器檢測的靈敏度；該方法制備工藝簡單，通過提高材料比表面積和表面活性空位提高了響應效率，降低了響應溫度。

為了實現上述目的，本發明提供了一種納米氧化鈰傳感器材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）制備三維石墨烯材料

在泡沫鋁襯底上制備三維石墨烯，得到石墨烯/泡沫鋁復合材料；

將石墨烯/泡沫鋁復合材料浸泡在刻蝕溶液中，泡沫鋁襯底溶解完全后，得到三維石墨烯材料；所述的刻蝕溶液為氯化鐵或硝酸鐵溶液，所述溶液濃度為0.5-5mol/L

（2）將1-2重量份的所述三維石墨烯材料、10-25重量份乙二醇和10-25重量份去離子水充分混合，得到均勻分散的混合溶液A；

將1.5-3重量份的六水合硝酸鈰、0.5-1重量份的氫氧化鉀和3-4重量份的PVP溶解于溶液A中，磁力攪拌2-2.5h，得到均勻分散的混合溶液B；

將混合溶液B移入高壓釜中，在200℃-220℃溫度下反應15-20h，得到反應物；

對反應物進行清洗和烘干，得到納米氧化鈰傳感器材料。

優選的，采用化學氣相沉積法石墨烯/泡沫鋁復合材料，具體步驟為：將泡沫鋁放入真空反應爐加溫區中，抽真空，同時加熱，將氫氣注入真空反應爐中，加熱到預定溫度100-500℃后，恒溫10-30分鐘，然后進行退火，再加熱到預定溫度900-1100℃后，將碳源通入真空反應爐，同時保持氫氣流量不變，生長50-100分鐘后關閉氣體并降至室溫，即可得到直接沉積石墨烯的襯底，即石墨烯/泡沫鋁復合材料。

具體實施方式