[發明專利]一種規則多面體狀α-Fe2

有效

• 申請號: 202011216034.6
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112897593B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 洪軍智;徐海奇;徐亞峰;孫志鵬
• 申請（專利權）人: 河南海宏科技有限公司
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06;G01N27/12
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 段芳萼

本發明公開了一種規則多面體狀α?Fe₂O₃自生長材料的制備方法和應用，該方法首先以三價鐵鹽、尿素和十二烷基磺酸鈉經水熱反應得到FeOOH前驅體；再將FeOOH與九水硫化鈉進一步水熱得到規則多面體狀α?Fe₂O₃自生長材料。本發明的方法操作簡便、成本低，合成過程可控，制備得到的材料結晶性好、形貌規則且可調控。本發明制備的規則多面體狀α?Fe₂O₃自生長材料將在氣體傳感器領域具有重要的應用前景。

技術領域

本發明屬于氣體傳感器技術領域。具體地，涉及一種規則多面體狀α- Fe₂O₃ 自生長材料的制備方法和應用。

背景技術

由于人類活動，氨和各種揮發性有機化合物大量釋放到大氣中，帶來了一定程度的環境風險。為了準確檢測不同種類的污染氣體，人們研制開發了大量可靠性高、使用便捷的氣敏傳感器材料。這類氣敏傳感器在化學工業、環境保護、公共安全和人類健康等諸多方面發揮著非常重要的作用。金屬氧化物，如SnO₂、ZnO、Fe₂O₃和V₂O₅，由于暴露于氧化或還原氣體而改變其電阻，從而作為氣敏材料發揮作用。半導體氧化物材料的電阻變化與材料本身的形貌、周圍環境溫度、及周圍氣體的種類和濃度密切相關，在氣體傳感領域具有很大的發展前景。然而，半導體金屬氧化物的商用傳感器仍存在一些缺點而限制了它的廣泛運用，例如最大靈敏度有限，工作溫度高，缺乏長期穩定性。

α- Fe₂O₃ 是一類n型半導體材料，在環境條件下最穩定的一種氧化鐵（Eg = 2.1eV）。由于其具有成本低，較高的光催化活性，良好的電化學性能以及環保等特性，而被廣泛用作催化劑、氣敏傳感器材料和電極材料。目前為止，人們最主要是通過水熱法、溶膠-凝膠法、脈沖放電法和共沉淀法等來制備各種不同形貌的α- Fe₂O₃ 材料，并對其物理化學性質進行研究。在更好地調控α- Fe₂O₃ 材料的微觀形貌和改善其氣敏性能的同時，如何優化實驗條件已成為氣體傳感器領域的研究熱點。因此，設計一種簡單高效的方法來制備結晶性好、形貌規則且可控的α- Fe₂O₃ 材料，在氣體傳感器領域具有重要的研究意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種運用于氣體傳感器的氣敏材料α- Fe₂O₃ 的合成方法，該方法操作簡便、成本低，合成過程可控，制備得到的材料結晶性好、形貌規則且可調控。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種規則多面體狀α- Fe₂O₃ 自生長材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將三價鐵鹽、尿素和十二烷基磺酸鈉加入到去離子水中，攪拌得到透明溶液；

2）步驟1）的透明溶液經水熱反應后，將產物抽濾、洗滌、干燥，得到FeOOH前驅體；

3）將步驟2）制得的FeOOH前驅體和九水硫化鈉加入到去離子水中，攪拌得到均勻溶液；

4）步驟3）的均勻溶液經水熱反應后，將產物抽濾、洗滌、干燥，得到規則多面體狀α- Fe₂O₃ 自生長材料。

所述步驟1）中，三價鐵鹽、尿素和十二烷基磺酸鈉的摩爾比為1:1:0.06。

所述步驟1）中，三價鐵鹽在去離子水中的濃度為0.5 mol/L；所述三價鐵鹽優選為鐵的鹵化物。

所述步驟2）中，水熱反應溫度為90℃，反應時間為20 h；水熱反應在密閉條件下進行。