[發(fā)明專利]一種基于二氧化鈦/釩酸銦異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810081881.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN108426922B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周云;歐陽(yáng)曉平;王媛;吳濤;丁秋杰;李珺煜;齊福剛;劉利新;祝文軍;陳靜;曹紅帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué);中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12;B82Y30/00;B82Y15/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

1.一種基于TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件，其特征在于：所述氣敏元件中的氣敏材料為TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維; 所述TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維通過靜電紡絲法一步制備,所述TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的制備方法，包括如下步驟：采用靜電紡絲法將前驅(qū)體溶液紡絲得到納米纖維，然后將納米纖維在含氧氣氛下退火即得到TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維，所述前驅(qū)體溶液包含TBT，In(NO₃)₃， VO(acac)₂， PVP；所述前驅(qū)體溶液中鈦元素與銦元素的摩爾比為0.25~4:1，所述前驅(qū)體溶液中銦元素與釩元素的摩爾比為 1:1~1.62；所述前驅(qū)體溶液由溶液A和溶液B混合均勻獲得，所述溶液A由如下質(zhì)量百分比的組分組成：TBT 15.5wt%~17wt%，無(wú)水乙醇 36.5wt%~39wt%，冰乙酸 38wt%~41wt%，PVP 6wt%~ 8.5wt%；所述溶液B由如下質(zhì)量百分比的組分組成：VO(acac)₂ 5wt%~7.5wt%，水合硝酸銦6wt%~7.5wt%，PVP 5.5wt%~7wt%，二甲基乙酰胺 76wt%~84wt%，同時(shí)溶液B中銦元素與釩元素的摩爾比≤1，所述PVP的平均分子量為1300000；

所述靜電紡絲的參數(shù)為，靜電紡絲針頭內(nèi)孔徑為0.4 mm-0.8 mm，針頭底端與金屬接收板的距離為15 cm-25cm，工作電壓為15 kV-20 kV；

退火溫度為500 ?C-700 ?C，退火時(shí)間為1 h-2 h；

所述含氧氣氛為空氣氣氛。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件，其特征在于：所述氣敏材料為由TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維構(gòu)成的厚膜，所述厚膜的厚度為1-2 μm，所述TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維中，TiO₂與InVO₄的摩爾比為0.25~4:1。

3.一種如權(quán)利要求1~2任意一項(xiàng)所述的基于TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件的應(yīng)用，其特征在于，將所述氣敏元件應(yīng)用于檢測(cè)氣體，所述氣體包含氨氣、一氧化碳、氫氣、甲烷、二氧化碳中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件的應(yīng)用，其特征在于，在溫度250 ^oC、氣體濃度為100 ppm條件下，所述氣敏元件對(duì)氨氣的靈敏度為13.7~30.5，所述氣敏元件對(duì)一氧化碳的靈敏度為5~10.6，所述氣敏元件對(duì)氫氣的靈敏度為4.5~10.1，所述氣敏元件對(duì)甲烷的靈敏度為5.5~13，所述氣敏元件對(duì)二氧化碳的靈敏度為5.4~11。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件的應(yīng)用，其特征在于：在溫度250~400 ^oC、氣體濃度為100 ppm的條件下，氣敏元件對(duì)氨氣的靈敏度為14~30.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件的應(yīng)用，其特征在于：在溫度250 ^oC、氣體濃度為10~1000 ppm的條件下，氣敏元件對(duì)氨氣的靈敏度為2~40.5。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于TiO₂/InVO₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的氣敏元件的應(yīng)用，其特征在于：在溫度250 ^oC、氣體濃度為100 ppm的條件下，氣敏元件對(duì)氨氣的響應(yīng)時(shí)間為10~11 s，恢復(fù)時(shí)間為10~11s。