[發(fā)明專利]銀顆粒修飾的聚吡咯—氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810051179.1
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN110057875A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦玉香;王立萍;王霄飛;崔震
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;C01G41/02;C08G73/06
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開銀顆粒修飾的聚吡咯—氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒及其制備方法和應(yīng)用，通過液相聚合工藝在一維氧化鎢納米棒表面實(shí)現(xiàn)聚吡咯殼層均勻聚合的同時，同步實(shí)現(xiàn)聚吡咯—氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的銀顆粒修飾，從而制備出具有聚吡咯殼層均勻覆蓋且存在金屬銀顆粒修飾的核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒。基于本發(fā)明納米棒的氣敏元件在25℃下對100ppb～50ppm氨氣的靈敏度最高為6.15，最短響應(yīng)時間為10—13s，該氨敏性能明顯優(yōu)于已報道的基于同類材料的氨敏元件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面銀顆粒修飾的一維有機(jī)/無機(jī)異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及一種制備帶有銀顆粒表面修飾的一維聚吡咯@氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒及其制備方法。

背景技術(shù)

氣敏傳感材料的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了氣敏元件的實(shí)際應(yīng)用價值。結(jié)構(gòu)優(yōu)異的氣敏材料制備出來的氣敏傳感器具有靈敏度高，響應(yīng)恢復(fù)速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)且能在室溫工作等特點(diǎn)。在目前的材料體系組合以及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制備研究中，有兩個研究方向一直受到廣泛的關(guān)注：其一，有機(jī)導(dǎo)電聚合物與無機(jī)金屬氧化物半導(dǎo)體的組合，尤其是導(dǎo)電聚合物包覆金屬氧化物所形成的低維核殼結(jié)構(gòu)材料，具有能夠明顯增強(qiáng)氣敏性能的同時又具有室溫工作的優(yōu)良特性；其二，貴金屬對于低維氣敏材料的表面修飾和改良，例如金屬銀顆粒與低維半導(dǎo)體氣敏材料的接觸會發(fā)生一系列相互作用，電子轉(zhuǎn)移以及溢出作用會明顯提高相應(yīng)低維材料對于測試氣體的靈敏度，擴(kuò)展探測極限，提升氣敏材料的穩(wěn)定性。將這兩個研究方向結(jié)合到一起，能夠在極大程度上實(shí)現(xiàn)氣敏性能的優(yōu)化，在氣敏領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種修飾銀顆粒的聚吡咯@氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒及其制備方法和應(yīng)用，通過創(chuàng)新的液相聚合工藝在一維氧化鎢納米棒表面實(shí)現(xiàn)聚吡咯殼層均勻聚合的同時，同步實(shí)現(xiàn)聚吡咯@氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的銀顆粒表面修飾，從而制備出具有聚吡咯殼層均勻覆蓋且存在金屬銀顆粒修飾的核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒。本發(fā)明為所有有機(jī)/無機(jī)復(fù)合核殼低維材料引入表面銀修飾提供了一個簡單且實(shí)用的技術(shù)思路和方案。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

銀顆粒修飾的聚吡咯—氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒及其制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

將氧化鎢納米棒懸浮液滴入吡咯聚合反應(yīng)液中，并向其中滴加硝酸，以使混合體系pH為1.5-3，同時對混合體系進(jìn)行分散均勻；然后在持續(xù)分散的條件下，向混合體系中滴加硝酸銀水溶液，以引發(fā)吡咯單體在氧化鎢納米棒表面發(fā)生氧化聚合反應(yīng)形成均勻的聚吡咯殼層，同時，銀離子被吡咯單體還原成金屬銀顆粒附著在核殼結(jié)構(gòu)納米棒表面，形成表面銀顆粒修飾的聚吡咯—氧化鎢核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒。

在上述技術(shù)方案中，在反應(yīng)之后進(jìn)行分離、清洗和干燥，聚合反應(yīng)結(jié)束后，分別依次采用去離子水和無水乙醇清洗反應(yīng)所得固體2-4次；所述干燥的條件為：干燥溫度為40-60℃，干燥時間為10-15h。

在上述技術(shù)方案中，在硝酸銀的水溶液中，硝酸銀的濃度為0.005—0.05mol/L。

在上述技術(shù)方案中，硝酸為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5-8wt％的硝酸的水溶液。

在上述技術(shù)方案中，在調(diào)整混合體系pH值時，使用磁力攪拌進(jìn)行均勻分散，時間為0.5-3h，優(yōu)選1-2h，攪拌速度為每分鐘200-300r。

在上述技術(shù)方案中，在調(diào)整混合體系pH值時，混合體系pH為2-3。

在上述技術(shù)方案中，在引發(fā)聚合反應(yīng)時，使用磁力攪拌進(jìn)行均勻分散，攪拌時間48-60h，優(yōu)選48h，攪拌速度為每分鐘200-300r。