[發(fā)明專利]具有氣敏性能的納米纖維材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110438340.2
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113293521A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王萍;章文琴;張巖;李媛媛;劉福娟;徐嵐
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00;D01F9/10
• 代理公司: 蘇州隆恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32366
• 代理人: 周子軼

本發(fā)明公開了一種具有氣敏性能的納米纖維材料及其制備方法，包括以下步驟:將二水氯化亞錫溶于溶劑得到二水氯化亞錫溶液。將聚乙烯吡咯烷酮與所述二水氯化亞錫溶液混合均勻得到混合液。將四水硝酸鎘與所述混合液混合均勻，得到紡絲液。將所述紡絲液紡為纖維膜。在具有氧氣的氣體氛圍中煅燒所述纖維膜，以去除所述纖維膜中的聚乙烯吡咯烷酮和溶劑，并使得所述纖維膜中的二水氯化亞錫轉(zhuǎn)化為二氧化錫以及使得四水硝酸鎘中的鎘離子進入所述二氧化錫的晶格內(nèi)。本發(fā)明制備得到的納米纖維材料能在常溫下工作，靈敏度較高，響應(yīng)速度較快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣敏性材料制備領(lǐng)域，具體的是一種具有氣敏性能的納米纖維材料及其制備方法。

背景技術(shù)

氣體傳感器的制備需要采用具有氣敏性能的材料。目前對于氣敏性材料的制備，常使用合成金屬半導(dǎo)體納米纖維，該種材料具有高靈敏度、快速響應(yīng)、低檢測限值等優(yōu)勢。但是合成金屬半導(dǎo)體納米纖維的電阻值較高，導(dǎo)電性能較差，導(dǎo)致制備的氣體傳感器在使用過程中容易升溫，而持續(xù)保持高溫會加快氣體傳感器的老化，且溫度的升高會影響其靈敏度。

基于上述，有必要提出一種新的具有氣敏性能的納米纖維材料，以使得制備得到的氣體傳感器在保持高靈敏度、快速響應(yīng)、低檢測限值等優(yōu)勢的同時，還具有較好的導(dǎo)電性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種具有氣敏性能的納米纖維材料及其制備方法，制備得到的納米纖維材料能在常溫下工作，靈敏度較高，響應(yīng)速度較快。

本發(fā)明公開了一種具有氣敏性能的納米纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

將二水氯化亞錫溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，再加入無水乙醇混合均勻得到二水氯化亞錫溶液，其中二水氯化亞錫、N，N-二甲基甲酰胺和無水乙醇的質(zhì)量比為1:(3-9):(5-7)；

將聚乙烯吡咯烷酮與所述二水氯化亞錫溶液按照質(zhì)量比1:(10-30)混合均勻得到混合液；

將四水硝酸鎘與所述混合液混合均勻，得到紡絲液，所述紡絲液中四水硝酸鎘的含量為3wt％-10％wt；

將所述紡絲液紡為纖維膜；

在具有氧氣的氣體氛圍中煅燒所述纖維膜，以去除所述纖維膜中的聚乙烯吡咯烷酮和溶劑，并使得所述纖維膜中的二水氯化亞錫轉(zhuǎn)化為二氧化錫以及使得四水硝酸鎘中的鎘離子進入所述二氧化錫的晶格內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述納米纖維材料中包含以Sn⁴⁺的形式存在的錫元素和以Cd²⁺形式存在的鎘元素。

作為優(yōu)選，所述步驟“將聚乙烯吡咯烷酮與所述二水氯化亞錫溶液按照質(zhì)量比1:(10-30)混合均勻得到混合液”中，將所述聚乙烯吡咯烷酮加入到所述二水氯化亞錫溶液中，50-70℃下攪拌1-2h，即得到混合液。

作為優(yōu)選，所述紡絲液中四水硝酸鎘的含量為10％wt。

作為優(yōu)選，所述步驟“將所述紡絲液紡為纖維膜”中，具體為：采用靜電紡絲設(shè)備，所述靜電紡絲設(shè)備包括紡絲頭和接收板，將紡絲液從噴絲頭中噴至接收板上，從而得到纖維膜，所述噴絲頭和所述接收板之間的距離范圍值在10-20cm之間。

作為優(yōu)選，所述步驟“在具有氧氣的氣體氛圍中煅燒所述纖維膜，以去除所述纖維膜中的聚乙烯吡咯烷酮和溶劑，并使得所述纖維膜中的二水氯化亞錫轉(zhuǎn)化為二氧化錫以及使得四水硝酸鎘中的鎘離子進入所述二氧化錫的晶格內(nèi)”中，將所述纖維膜置于管式爐內(nèi)，500-700℃煅燒2-4h。

本發(fā)明同時提供了一種具有氣敏性能的納米纖維材料，所述納米纖維材料中包含二氧化錫，所述二氧化錫的晶格中包含鎘離子。

本發(fā)明的有益效果如下：