[發(fā)明專利]用于檢測(cè)的三氧化二錳原子簇修飾四氧化三鈷納米材料的制備及產(chǎn)品和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011575063.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112591803A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔大祥;葛美英;李夢(mèng)飛;劉鵬飛;張芳;黃海軍;盧玉英;王亞坤;張放為;陽(yáng)靖峰;焦靖華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): C01G51/04
• 分類號(hào): C01G51/04;C01G45/02;B82Y30/00
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于丙酮和甲醛檢測(cè)的三氧化二錳原子簇修飾四氧化三鈷納米材料的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用，本發(fā)明取鈷鹽水溶液，與乙腈混合，然后加入均苯三甲酸或2,5?二羥基?1,4?苯二甲酸和聯(lián)二吡啶，磁力攪拌均勻后，與錳鹽的水溶液混合，水熱反應(yīng)后得到Co?Mn前驅(qū)體，然后在馬弗爐中高溫焙燒，得到Mn₂O₃原子簇修飾Co₃O₄納米材料。本發(fā)明所得產(chǎn)品調(diào)控材料表面和體缺陷的同時(shí)綜合利用二者對(duì)氣體的吸附和催化特性，實(shí)現(xiàn)利用同一種敏感材料對(duì)丙酮和甲醛氣體的檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣敏材料的制備方法，具體是指一種用于檢測(cè)的三氧化二錳原子簇修飾四氧化三鈷納米納米材料的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。尤其用于丙酮和甲醛氣體的高靈敏檢測(cè)。

背景技術(shù)

化工材料常用的可揮發(fā)性有機(jī)化合物如甲醛、丙酮、甲醇等對(duì)人類居住環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，長(zhǎng)期暴露于有毒氣體狀態(tài)下可使人產(chǎn)生頭痛、惡心等癥狀，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)癌癥。因此當(dāng)務(wù)之急是加強(qiáng)對(duì)生活和工作環(huán)境中VOCs氣體的檢測(cè)。金屬氧化物由于具有優(yōu)異的氣體響應(yīng)特性，在氣體檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而其靈敏度及選擇性差限制了其在實(shí)際領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)及異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有望進(jìn)一步提升材料的性能。

通過(guò)Mn₂O₃原子簇修飾Co₃O₄納米材料可以增加比表面積，構(gòu)建更多的缺陷態(tài)，可以增加有效活性位點(diǎn)，提升靈敏度，同時(shí)摻雜后的復(fù)合材料可以構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，增加耗盡層厚度，增加反應(yīng)活性，進(jìn)而提升對(duì)目標(biāo)氣體的靈敏度，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的高靈敏檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種簡(jiǎn)單可行的Mn₂O₃原子簇修飾Co₃O₄納米材料制備方法，該方法制備的材料可用于氣體檢測(cè)、氣體催化治理等領(lǐng)域。

本發(fā)明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的包裹IR780@硅質(zhì)體產(chǎn)品。

本發(fā)明的又一目的在于：提供一種上述產(chǎn)品的應(yīng)用。

本發(fā)明目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)：一種用于丙酮和甲醛檢測(cè)的三氧化二錳原子簇修飾四氧化三鈷納米材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：取適量鈷鹽，溶于去離子水，鈷鹽的摩爾濃度為0.01~0.02M，按去離子水和乙腈體積比1~2：1加入乙腈，得到混合溶液，然后按摩爾比鈷鹽、均苯三甲酸或2,5-二羥基-1,4-苯二甲酸和聯(lián)二吡啶1：1：1溶于上述混合溶液中，磁力攪拌1~2h；

步驟二：按錳鹽和鈷鹽摩爾比取5~8：1取錳鹽，溶于去離子水中，錳鹽濃度為0.01~0.02M；

步驟三：將步驟一、二溶液混合，攪拌1~2h后，置于反應(yīng)釜中，160~180 ℃水熱反應(yīng)24~36h，待溫度降至室溫，離心得到Co-Mn前驅(qū)體；

步驟四：將Co-Mn前驅(qū)體于馬弗爐下焙燒，焙燒溫度500~600℃，升溫速度1~3℃/min，保溫時(shí)間4~5h，得到Mn₂O₃原子簇修飾的Co₃O₄納米材料粉體。

本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單的構(gòu)建Mn₂O₃原子簇修飾Co₃O₄納米材料的制備方法，且制備工藝簡(jiǎn)單，制備成本低，且利用敏感材料實(shí)現(xiàn)對(duì)不同目標(biāo)氣體的檢測(cè)，對(duì)提升金屬氧化物的性能和推進(jìn)半導(dǎo)體在丙酮和甲醛檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域極具價(jià)值。

步驟一中，所述的鈷鹽為六水合硝酸鈷，四水合乙酸鈷中的至少一種；步驟二所說(shuō)的錳鹽為硝酸錳、四水合乙酸錳的至少一種。

本發(fā)明還提供了一種用于丙酮和甲醛檢測(cè)的三氧化二錳原子簇修飾四氧化三鈷納米材料，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。