[發明專利]通過浸漬法摻銀的Ag-SnO2

有效

• 申請號: 201911387383.1
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111208172B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 沈曉冬;嚴文倩;朱昆萌;宋梓豪;崔升
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;宿遷市南京工業大學新材料研究院
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01N27/12;C01G19/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發明涉及一種通過浸漬法摻銀的Ag?SnO₂?石墨烯氣凝膠氣敏材料的制備方法，本發明使用石墨烯作為網絡骨架結構，與金屬氧化物SnO₂復合，再通過浸漬法摻雜Ag單質，能夠提高材料的靈敏度和回復率。Ag作為催化劑，能夠增強反應活性，降低活化能，從而提高氣敏效應。制得的Ag?SnO₂?石墨烯氣凝膠密度為0.15～0.26g/cm³，比表面積為162～200m²/g，響應度為36～43％。采用浸漬法和水熱還原法制備氣凝膠樣品，該工藝能夠顯著提高Ag單質顆粒在材料表面的分布均勻性，減少因團聚而造成的性能損失。

技術領域

本發明屬于納米多孔復合材料的制備工藝領域，涉及一種低密度、高孔隙率和高比表面積的氣體傳感材料的制備方法，尤其涉及一種通過浸漬法摻銀的 Ag-SnO₂-石墨烯氣凝膠氣敏材料的制備方法。

背景技術

石墨烯氣凝膠具有高比表面積、高孔隙率、高電子遷移率等優勢，被認為是一種性能優良的傳感材料。金屬氧化物SnO₂是一種典型的n型半導體，其在300K溫度下的能帶隙為3.6eV，是作為氣敏材料的主要選擇之一。S.Navazani 等人合成了一種SnO₂/rGO納米復合物，該材料對甲烷具有氣敏效應，在1000ppm 甲烷濃度、150℃條件下，響應時間和恢復時間分別為61s和5min，響應良好，但恢復時間一般，且正常工作條件下的氣體濃度過高，不能有效靈敏地檢測出低濃度氣體。哈爾濱工業大學的劉欣通過溶劑熱法，成功構筑SnO₂納米簇/RGO 氣凝膠復合物，比表面積達148.9m²/g，但該種傳感材料的電阻極大，難以實際操作。河南工業大學的張賽賽等人提出一種Ag/SnO₂/rGO納米復合材料，其采用一步還原法摻雜Ag單質，在能夠改善電阻值，提高電子遷移率的條件下，不能有效地解決顆粒的分散性問題，Ag單質會出現團聚現象，降低了Ag作為一種催化劑材料的功效。現考慮將SnO₂與石墨烯復合，形成具有p-n異質結的氣凝膠材料，用來檢測空氣中的NOx。并且通過摻雜Ag單質，提高SnO₂/石墨烯氣凝膠復合材料中的電子遷移率，從而降低反應活化能，改善氣敏性能。

發明內容

本發明的目的是為了改進現有技術的不足而提供一種通過浸漬法摻銀的 Ag-SnO₂-石墨烯氣凝膠氣敏材料的制備方法，在制備SnO₂-石墨烯水凝膠的基礎上，通過浸漬法摻雜Ag單質來降低氣體傳感反應中的活化能，從而改善氣敏特性。浸漬法摻雜單質Ag不僅能夠提高材料的氣敏性能，而且使材料表面的Ag 單質能夠均勻分布，避免了因顆粒過小而導致的SnO₂團聚以及石墨烯層的重疊。

本發明的技術方案為：一種通過浸漬法摻銀的Ag-SnO2-石墨烯氣凝膠氣敏材料的制備方法，其具體步驟如下：

(1)溶膠的制備

稱取錫源、還原劑加入去離子水中，并攪拌一段時間，通過加入醇溶液、氧化石墨烯溶液進行交聯，再加入堿性試劑調節pH值攪拌后超聲，最后放入水熱反應釜內反應，得到SnO2-石墨烯溶膠；

(2)浸漬

稱取硝酸銀溶入到稀釋的氨水溶液中攪拌得到銀氨溶液，將制得的SnO2- 石墨烯溶膠在銀氨溶液中浸潤后，滴入葡萄糖溶液，靜置后放入烘箱中進行養護，得到摻入銀后的Ag-SnO2-石墨烯溶膠；

(3)老化

將制得的Ag-SnO2-石墨烯溶膠取出放入容器中，倒入老化液老化；

(4)冷凍干燥

將老化得到的Ag-SnO2-石墨烯溶膠放入冷凍干燥機中，干燥溫度為-55～ -60℃，壓力為1～5Pa，恒溫恒壓狀態下維持36～72h，待冷凍干燥機溫度升至室溫后即可取出樣品；