[發明專利]一種三維分級結構氧化錫微球復合氧化鐵納米棒氣敏材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810861790.0
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109052456A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 宋鵬;位祺;王琦;楊中喜;馬振壬
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;C01G49/06
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

本發明提供一種三維分級結構氧化錫微球復合氧化鐵納米棒氣敏材料的制備方法。該制備方法具體包括：以五水合四氯化錫為原料，以甲醇為溶劑，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為表面活性劑，采用傳統的溶劑熱法，得到均勻微球結構的氫氧化錫；進而以五水合氯化鐵為原料，五水合硫化鈉為還原劑，在其表面附著氧化鐵納米棒，最終得到三維分級結構氧化錫微球復合氧化鐵納米棒氣敏材料。本方法生產工藝簡單，所得的氧化錫與氧化鐵復合的氣敏材料具有空心兼分級結構，大幅度增加了材料的比表面積，獲得高靈敏度的新型氣敏材料。

技術領域

本發明涉及涉及一種三維分級結構氧化錫微球復合氧化鐵納米棒氣敏材料的制備方法，屬于先進納米功能材料制備工藝技術領域。

背景技術

進入21世紀后，全球工業迅速發展，為人類的發展帶來巨大的益處，但是與此同時，環境污染問題也越來越嚴重，其中尤其是氣體污染，不僅對社會財產產生巨大損失，同時也會給人類的身體健康產生巨大的挑戰。因此，人們越來越重視對有毒氣體的檢測。除此之外，在氣體儲存、酒家檢測方面對氣體的檢測也至關重要。對于氣體的檢測方法有多種，其中由金屬氧化物制備的半導體氣敏傳感器由于其靈敏度高，使用壽命長，成本低等優點而被廣泛應用。主要的金屬氧化物有SnO₂、ZnO、Fe₂O₃等傳統氣敏材料，也有In₂O₃、NiO、CuO等新型氣敏材料。本實驗主要討論的是SnO₂的氣敏性能。SnO₂是一種典型的N型半導體，禁帶寬度為3.6eV, SnO₂具有對氣體檢測可逆、吸脫附時間短、物理化學性質穩定、節約能耗、費用低等優點, 因此長久以來是氣敏研究領域的重點。為了進一步提高SnO₂氣敏性能，可以通過與其他金屬氧化物復合形成異質結，加快金屬氧化物之間的電子傳輸，從而提高材料整體的氣敏性能。

對于納米材料來說，其形態結構的變化會對材料的氣敏性能產生較大的影響，不僅能夠進一步改善SnO₂氣敏材料的選擇性，還能使其靈敏度得到進一步提升。目前已經有多種形態的納米結構SnO₂被成功制備，如Lin 等人(Lin, Ying, et al. Synergistically improved formaldehyde gas sensing properties of SnO₂microspheres by indium and palladium co-doping.Ceramics International 41.6(2015): 7329-7336.)對介孔SnO₂微球的成功制備。由于單一的氣敏材料始終存在一定的限制，所以人們越來越關注對于金屬氧化物復合氣敏材料的制備。與其他金屬氧化物復合后，一方面使金屬氧化物形成多維分級結構，從而增大材料的比表面面積，使得氣敏材料能夠吸附更多的測試氣體；另一方面，不同金屬氧化物之間能夠形成異質結，促進電子與空穴的分離，加快電子的傳輸，從而改善材料的氣敏性能，如Ju, Dianxing 等人(Ju,Dianxing, et al. High triethylamine-sensing properties of NiO/SnO₂ hollowsphere P–N heterojunction sensors. Sensors and Actuators B: Chemical 215(2015): 39-44.)研究了SnO₂與NiO復合后對氣敏性的影響。SnO₂雖然是一種傳統的氣敏材料，但是關于異質結領域還有很多問題需要解決，因此在這一領域還需要進一步研究。

發明內容