[發明專利]一種新型介孔多級結構納米復合氣敏材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011098832.3
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112209447B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 王紅;郝率君;李明田;劉小華;張強;陳興寬
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06;C01G19/02;C01B33/18;B82Y40/00;B82Y30/00;G01N27/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 劉楨

本發明公開了一種新型介孔多級結構納米復合氣敏材料及其制備方法，以SiO₂@SnO₂復合微球為內層，在SiO₂@SnO₂復合微球表面生長α?Fe₂O₃納米管。本發明制備得到的SiO₂@SnO₂/α?Fe₂O₃納米復合材料，結構新穎，內層采用SiO₂@SnO₂微球，外層為α?Fe₂O₃納米管，增大了材料的比表面積和化學穩定性，更有利于氣敏反應的進行，特別在被測氣體范圍（丙酮、甲醇、苯、甲苯和甲醛）對于丙酮氣體有著高的選擇性，反應條件較為溫和，綠色環保，易于實現，便于推廣。

技術領域

本發明涉及材料工程技術領域，具體涉及一種新型介孔多級結構納米復合氣敏材料及其制備方法。

背景技術

伴隨工業發展和社會進步，環境保護問題成為了全球熱點，而大氣保護尤為突出。因此制備高靈敏度，選擇性好，響應快速的氣敏材料受到了科學家的廣泛關注。丙酮作為一種常見的有機揮發試劑，被廣泛地應用在實驗室和工廠。然而丙酮有一定的毒性，當人體吸入微量丙酮氣體時會刺激鼻、喉，頭暈等現象。當環境中的丙酮濃度達到2000-10000ppm時，可能導致頭痛、支氣管炎，甚至是昏迷等癥狀。因此，為了有效檢測大氣中丙酮濃度，防止其濃度超標，提早預警，制備出能快速，靈敏地檢測出環境中丙酮的氣敏材料來保證工作環境的安全和人體的健康變得迫在眉睫。

α-Fe₂O₃是一種重要的N型半導體材料，由于其環境友好性，化學穩定性，制備簡單，成本較低，因此被廣泛研究其在氣敏應用領域。但現有技術所知，α-Fe₂O₃納米復合材料的敏感度相對較低，選擇性不好，從而限制了它的實際應用，不利于高效檢測氣體。現有技術中制備的a-Fe₂O₃/g-C₃N₄納米復合物加強了對乙醇的氣敏性，但是工作溫度很高，且響應值不高(工作溫度340，響應值8左右)。還有采用制備Fe₂O₃/SnO₂納米復合物增強了對乙醇的氣敏性，但同樣存在工作溫度高，響應值不高的問題(工作溫度320，響應值23)。專利CN106904659、專利CN104267068和專利CN105548270公開的都是二相復合材料，采用的都是在SnO₂表面生長a-Fe₂O₃的技術，這種方式雖然能夠對丙酮靈敏度有所提升，但靈敏度提升有限，而且工作溫度仍然較高，即便在較低的工作溫度條件下，其靈敏度也只有8.1。

因此，如何降低α-Fe₂O₃納米復合材料的工作溫度，增強其選擇性，提高靈敏度成為了本領域技術人員有待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種新型介孔多級結構納米復合氣敏材料，以解決現有氣敏材料工作溫度較高、選擇性較弱、靈敏度較低的問題。

本發明還提供一種反應條件溫和，綠色環保，易于實現的制備所述新型介孔多級結構納米復合氣敏材料的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種新型介孔多級結構納米復合氣敏材料，以SiO₂@SnO₂復合微球為內層，在SiO₂@SnO₂復合微球表面生長α-Fe₂O₃納米管。