[發明專利]一種納米纖維素氧化鈰傳感器材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711494706.8
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108226227A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 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: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 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纖維素氧化鈰傳感器材料的制備方法，本發明將納米纖維素與氧化鈰結合，有助于改善氧化鈰的表面形態，獲得高比表面積，進而調控其表面活性空位，提高氣體響應率，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，具體涉及一種納米纖維素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，基于氧化鈰(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。

多孔中空球結構與其它納米結構相比，在相同體積下具有更大的比表面積和更多的擴散通道，從而擁有更高的敏感性和快速響應能力。另外，從分子篩和多孔膜的研究經驗表明，當孔的直徑處于某一范圍時，可以對氣體分子起到動力學篩分的作用，運動直徑大的分子通過率要比小分子通過率要低。

發明內容

本發明提供一種納米纖維素氧化鈰傳感器材料的制備方法，本發明將納米纖維素與氧化鈰結合，有助于改善氧化鈰的表面形態，獲得高比表面積，進而調控其表面活性空位，提高氣體響應率，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纖維素氧化鈰傳感器材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）制備納米纖維素懸混液

將納米纖維素加入去離子水中，再加入分散劑，分散劑是二甲基亞砜（DMSO）、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)中的一種；

分散的方法為磁力攪拌器進行攪拌，攪拌時間為50-80min，得到的懸混液中納米纖維素的質量分數3-6%；

（2）將1-2重量份的所述納米纖維素懸混液、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；