CN104237464B - 纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料及制备 - Google Patents
纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料及制备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104237464B CN104237464B CN201410456096.2A CN201410456096A CN104237464B CN 104237464 B CN104237464 B CN 104237464B CN 201410456096 A CN201410456096 A CN 201410456096A CN 104237464 B CN104237464 B CN 104237464B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous structure
- zine oxide
- nano zine
- gas sensing
- oxide supported
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料的制备方法,将锌盐和尿素加入去离子水中,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入恒温箱中静置反应;反应产物用去离子水反复清洗,产物离心分离,得到碱式碳酸锌片层结构;氯化钯、氯化铜至烧杯里,加入氨水溶解,加入碱式碳酸锌,充分搅拌,并缓慢烘干;退火,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料。本发明原料廉价,工艺简单,材料的结构形貌稳定,对CO气体检测敏感度高,选择性好。
Description
技术领域
本发明属于材料化学技术领域,涉及一种纳米多孔结构的气敏传感材料及其化学制备方法。
背景技术
氧化锌是一种多功能性宽禁带半导体材料,具有优良的电学、光学和催化特性,广泛应用在传感器、催化剂、透明电极等领域。氧化锌由于其电阻率会随表面吸附气体种类和浓度的不同而变化,成为性能优异的气敏材料,对氧化性气体、还原性气体(如CO、H2S、H2等)、有毒气体(如NH3等)都具有很好的敏感性能。氧化锌气敏传感器的性能的改善主要通过获得特定形貌和结构、对氧化锌进行元素掺杂来改变其电子态结构,以及通过两者的结合以提高其性能。例如Gu等人制备了纳米线结构氧化锌,并研究了其在气敏传感器中的应用(SensorsandActuatorsB,2013,177:453–459),HongsithN等人用金掺杂氧化锌纳米线,制备了性能优良的乙醇气敏传感器(CeramicsInternational,2008,34:823–826)。大量的研究结果表明,通过制备纳米结构氧化锌以及通过贵金属、氧化物掺杂等方法能够有效提升氧化锌气敏传感器的性能。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供一种新的针对CO的氧化锌气敏传感材料的制备方法,具体涉及一种纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料及其制备方法。
一种纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将锌盐和尿素加入去离子水中,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入恒温箱中静置反应;
(2)反应产物用去离子水反复清洗,产物离心分离,得到碱式碳酸锌片层结构;
(3)称取氯化钯、氯化铜至烧杯里,加入氨水溶解,加入步骤(2)得到的碱式碳酸锌,充分搅拌,并缓慢烘干;
(4)将步骤(3)的粉末退火,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料。
步骤(1)中所述的锌盐为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、硫酸锌中的一种,其在最后混合溶液中的浓度为0.1~1mol/L。
步骤(1)中所述的尿素在最后混合溶液中的浓度为0.5~5mol/L。
步骤(1)中所述的在恒温烘箱中静置,温度为70~120℃,时间为10~15小时。
步骤(2)中所述的洗涤是用去离子水洗涤,每次洗涤后采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤。
步骤(3)中所述的氯化钯、氯化铜摩尔比为1:1,氯化钯、氯化铜的总质量分数为步骤(2)得到的碱式碳酸锌的1%~5%;氨水为浓度为质量百分数25%。
步骤(4)中所述的退火位在300℃-500℃退火1-5小时。
一种纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料,根据上述任一所述方法制备得到。
本发明的有益效果:
(1)本发明制备的纳米氧化锌具有多孔结构,有利于气体吸附和氯化钯、氯化铜催化剂的负载,可大幅图提升材料的气体敏感性;
(2)本发明在制备纳米氧化锌基础上,负载对于CO有极高氧化活性的氯化钯/氯化铜催化剂,可借助于氯化钯/氯化铜对CO的强催化作用,进而大幅提升气敏材料的针对CO的选择性和灵敏度,解决一般半导体气敏材料选择性较差的问题;
(3)本发明工艺路线简单,操作简便,易于工业化生产,可用于高性能CO半导体传感器的制作。
附图说明
图1为实施例2所制备的碱式碳酸锌的SEM图片。
图2为实施例2所制备的纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的SEM图片。
图3为实施例2所制备的纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏性能图。
具体实施方式
实施例1:
(1)配置0.1mol/L氯化锌和0.5mol/L尿素的混合溶液10L,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入70℃恒温箱中静置反应10小时;
(2)将所得反应产物用去离子水反复清洗,产物采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤,得到碱式碳酸锌片层结构粉末;
(3)称取0.057g氯化钯和0.043g氯化铜至烧杯,加入一定量25%浓度氨水溶解,加入10g步骤(2)所制备的碱式碳酸锌粉末,充分搅拌,并缓慢干燥;
(4)将步骤(3)的干燥粉末在300℃温度下退火5小时,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料粉体。将得到的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上,采用WS-30A型气敏元件测试系统测试对CO气体的响应。
实施例2:
(1)配置0.5mol/L硝酸锌和2mol/L尿素的混合溶液10L,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入100℃恒温箱中静置反应12小时;
(2)将所得反应产物用去离子水反复清洗,产物采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤,得到碱式碳酸锌片层结构粉末;
(3)称取0.285g氯化钯和0.215g氯化铜至烧杯,加入一定量25%浓度氨水溶解,加入10g步骤(2)所制备的碱式碳酸锌粉末,充分搅拌,并缓慢干燥;
(4)将步骤(3)的干燥粉末在400℃温度下退火3小时,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料粉体。将得到的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上,采用WS-30A型气敏元件测试系统测试对CO气体的响应。图1为步骤(2)所制备的碱式碳酸锌片层结构SEM图,图2为所制备的纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构材料的SEM图,图3所示为该材料在不同CO浓度条件下的气敏性能图。可以看出,制备的纳米氧化锌负载钯-铜具有明显的多孔片状结构,针对CO具有非常良好的响应性能。
实施例3:
(1)配置0.5mol/L醋酸锌和4mol/L尿素的混合溶液10L,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入120℃恒温箱中静置反应15小时;
(2)将所得反应产物用去离子水反复清洗,产物采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤,得到碱式碳酸锌片层结构粉末;
(3)称取0.285g氯化钯和0.215g氯化铜至烧杯,加入一定量25%浓度氨水溶解,加入10g步骤(2)所制备的碱式碳酸锌粉末,充分搅拌,并缓慢干燥;
(4)将步骤(3)的干燥粉末在500℃温度下退火1小时,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料粉体。将得到的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上,采用WS-30A型气敏元件测试系统测试对CO气体的响应。
实施例4:
(1)配置1mol/L硫酸锌和5mol/L尿素的混合溶液5L,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入100℃恒温箱中静置反应10小时;
(2)将所得反应产物用去离子水反复清洗,产物采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤,得到碱式碳酸锌片层结构粉末;
(3)称取0.171g氯化钯和0.129g氯化铜至烧杯,加入一定量25%浓度氨水溶解,加入10g步骤(2)所制备的碱式碳酸锌粉末,充分搅拌,并缓慢干燥;
(4)将步骤(3)的干燥粉末在300℃温度下退火2小时,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料粉体。将得到的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上,采用WS-30A型气敏元件测试系统测试对CO气体的响应。
实施例5:
(1)配置0.5mol/L醋酸锌和4mol/L尿素的混合溶液10L,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入100℃恒温箱中静置反应10小时;
(2)将所得反应产物用去离子水反复清洗,产物采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤,得到碱式碳酸锌片层结构粉末;
(3)称取0.171g氯化钯和0.129g氯化铜至烧杯,加入一定量25%浓度氨水溶解,加入10g步骤(2)所制备的碱式碳酸锌粉末,充分搅拌,并缓慢干燥;
(4)将步骤(3)的干燥粉末在300℃温度下退火3小时,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料粉体。将得到的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上,采用WS-30A型气敏元件测试系统测试对CO气体的响应。
表1为实施例1-5所制备的氧化锌负载钯-铜纳米材料,对10ppmCO气体的响应灵敏度。
实施例编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
灵敏度(S) | 18 | 36 | 30 | 27 | 28 |
从表1可以看出,实施例1-5所制备的氧化锌负载钯-铜纳米材料针对10ppm的CO的灵敏度均达到了18以上,针对CO具有良好的响应性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将锌盐和尿素加入去离子水中,搅拌均匀再将混合液移入带有聚四氟乙烯的水热反应釜中密封,放入恒温箱中静置反应;
所述的锌盐为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、硫酸锌中的一种,其在最后混合溶液中的浓度为0.1~1mol/L;
所述的尿素在最后混合溶液中的浓度为0.5~5mol/L;
(2)反应产物用去离子水反复清洗,产物离心分离,得到碱式碳酸锌片层结构;
(3)称取氯化钯、氯化铜至烧杯里,加入氨水溶解,加入步骤(2)得到的碱式碳酸锌,充分搅拌,并缓慢烘干;
(4)将步骤(3)的粉末退火,得到纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料;
步骤(3)中所述的氯化钯、氯化铜摩尔比为1:1,氯化钯、氯化铜的总质量分数为步骤(2)得到的碱式碳酸锌的1%~5%;氨水浓度为质量百分数25%。
2.根据权利要求1所述纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的在恒温箱中静置,温度为70~120℃,时间为10~15小时。
3.根据权利要求1所述纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的清洗是用去离子水洗涤,每次清洗后采用离心机沉淀。
4.根据权利要求1所述纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述的退火为在300℃-500℃退火1-5小时。
5.一种纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料,其特征在于,根据上述任一权利要求所述方法制备得到。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410456096.2A CN104237464B (zh) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | 纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料及制备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410456096.2A CN104237464B (zh) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | 纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料及制备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104237464A CN104237464A (zh) | 2014-12-24 |
CN104237464B true CN104237464B (zh) | 2016-04-06 |
Family
ID=52225955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410456096.2A Expired - Fee Related CN104237464B (zh) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | 纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料及制备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104237464B (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105923648B (zh) * | 2016-03-21 | 2017-08-22 | 黄山学院 | 一种氧化锌晶体及其制备方法和应用 |
CN107790137B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-10-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种铜锌催化剂的制法 |
CN106541143A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-29 | 山东大学 | 一种多孔氧化锌纳米片负载高分散纳米贵金属复合气敏材料的合成方法 |
CN107117643B (zh) * | 2017-05-27 | 2018-12-21 | 安徽锦华氧化锌有限公司 | 一种高产率纳米氧化锌的制备方法 |
CN108906077A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-30 | 合肥萃励新材料科技有限公司 | 一种Pd-Cu修饰的氧化锌合成方法 |
CN108918603B (zh) * | 2018-07-11 | 2023-03-28 | 山东大学 | 一种多孔氧化锌纳米片负载过渡金属掺杂的g-C3N4复合气敏材料的合成方法 |
CN110395761B (zh) * | 2019-07-26 | 2020-09-04 | 北京化工大学 | 一种表面钴掺杂氧化锌复合材料及其制备方法和应用 |
CN111044582A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-21 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种氟碳膜/金属氧化物气敏膜复合叠层器件及其制备方法 |
CN113390929B (zh) * | 2021-06-02 | 2022-08-26 | 清华大学 | 氧化锌基传感气敏复合材料及其制备方法和应用 |
CN117665062B (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-26 | 乌镇实验室 | 一种高灵敏度快速响应的乙烯气敏传感器及其制备方法和应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1746131A (zh) * | 2005-05-19 | 2006-03-15 | 北京化工大学 | 一种贵金属掺杂复合金属氧化物气敏材料及其制备方法 |
CN101177296A (zh) * | 2007-10-31 | 2008-05-14 | 山东大学 | 片状多孔结构的ZnO纳米粉体的制备方法 |
CN103091369A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-05-08 | 郑州轻工业学院 | 一种Pd纳米粒子修饰多孔ZnO纳米片气敏材料及气敏元件的制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3743995B2 (ja) * | 1999-12-15 | 2006-02-08 | 日産自動車株式会社 | メタノール改質触媒 |
TWI381993B (zh) * | 2008-10-14 | 2013-01-11 | Nat Univ Tsing Hua | 反應器室溫啟動甲醇氧化蒸氣重組之低溫製氫製程 |
-
2014
- 2014-09-09 CN CN201410456096.2A patent/CN104237464B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1746131A (zh) * | 2005-05-19 | 2006-03-15 | 北京化工大学 | 一种贵金属掺杂复合金属氧化物气敏材料及其制备方法 |
CN101177296A (zh) * | 2007-10-31 | 2008-05-14 | 山东大学 | 片状多孔结构的ZnO纳米粉体的制备方法 |
CN103091369A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-05-08 | 郑州轻工业学院 | 一种Pd纳米粒子修饰多孔ZnO纳米片气敏材料及气敏元件的制备方法 |
Non-Patent Citations (14)
Title |
---|
CO gas sensing of Pd-doped ZnO nanofibers;Shaohong Wei等;《Materials Letters》;20101115;第64卷(第21期);第2284-2286页 * |
Effect of combined Pd and Cu doping on microstructure, electrical and gas sensor properties of nanocrystalline tin dioxide;O.V. Safonova等;《Materials Science and Engineering B》;20010806;第85卷(第1期);第46页右栏第1段和表3 * |
Enhanced ammonia sensing performances of Pd-sensitized flowerlike ZnO nanostructure;Yi Zeng等;《Sensors and Actuator B: Chemical》;20110810;第156卷(第1期);第396页左栏第1段 * |
High performance Cu–ZnO/Pd-b catalysts for syngas to LPG;Qingjie Ge等;《Catalysis Communications》;20080229;第9卷(第2期);第256-261页 * |
Hydrogen production by oxidative methanol reforming on Pd/ZnO catalyst: effects of the addition of a third metal component;Shetian Liu等;《Applied Catalysis A: General》;20041231;第277卷(第1-2期);第265-270页 * |
Influence of Pd ion-exchange temperature on the catalytic performance of Cu–ZnO/Pd–b zeolite hybrid catalyst for CO hydrogenation to light hydrocarbons;Qingjie Ge等;《Catalysis Communications》;20080420;第9卷(第8期);第1775-1778页 * |
LPG sensing properties of Pd-sensitized vertically aligned ZnO nanorods;K.V. Gurav等;《Sensors and Actuators B》;20110128;第151卷(第2期);第365-369页 * |
Multilayered ZnO Nanosheets with 3D Porous Architectures: Synthesis and Gas Sensing Application;Jin Li等;《J. Phys. Chem. C》;20100831;第114卷(第35期);第14684–14691页 * |
Nano-crystalline Cu-doped ZnO thin film gas sensor for CO;H. Gong等;《Sensors and Actuators B》;20060523;第115卷(第1期);第250页左栏倒数第1段 * |
Pd-PROMOTED Cu/ZnO CATALYST SYSTEMS FOR METHANOL SYNTHESIS FROM CO2/H2;M. SAHIBZADA;《Trans IChemE》;20001031;第78卷(第7期);第943-946页 * |
Pd-ZnO 纳米纤维的制备及其气敏性能研究;魏少红等;《仪表技术与传感器》;20140731;第14-17、20页 * |
Preparation and characterisation of Cu/ZnO and Pd/ZnO catalysts for partial oxidation of methanol. Control of catalyst surface area and particle size using microemulsion technique;Johan Agrell等;《Studies in Surface Science and Catalysis》;20001231;第130卷;第1073-1078页 * |
Room temperature CO sensing of selectively grown networked ZnO nanowires by Pd nanodot functionalization;Sun-Woo Choi等;《Sensors and Actuators B: Chemical》;20120620;第168卷;第8-13页 * |
气、光敏材料ZnO的掺杂改性研究;戴护民等;《材料导报》;20060630;第20卷(第6期);第21-23页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104237464A (zh) | 2014-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104237464B (zh) | 纳米氧化锌负载钯-铜多孔结构的气敏传感材料及制备 | |
Zhong et al. | Ultrasensitive non-enzymatic glucose sensors based on different copper oxide nanostructures by in-situ growth | |
CN104749225A (zh) | ZnO/ZnFe2O4复合敏感材料、制备方法及在丙酮气体传感器中的应用 | |
CN104003454B (zh) | 多孔氧化钴纳米线及其制备方法与应用 | |
CN102502794B (zh) | 多孔纳米二氧化锡的制备方法 | |
CN102680539B (zh) | 多孔氧化镍/二氧化锡微纳米球的制备方法 | |
CN104359959B (zh) | 以Ni3V2O8为敏感电极的YSZ基混成电位型NH3传感器及制备方法 | |
CN107867714A (zh) | 纳米晶状SnO2/石墨烯复合气敏材料及其制备方法 | |
CN104181209A (zh) | 一种二氧化氮气体传感器及其制备方法 | |
CN103901081A (zh) | ZnO-In2O3纳米半导体晶体气敏材料制备方法 | |
CN102495109A (zh) | 一种基于wo3单晶颗粒的氮氧化物传感器元件的制备方法 | |
CN103508485B (zh) | 一种纳米氧化锡负载偏钛酸气敏传感材料的制备方法 | |
CN110455891A (zh) | 基于CoWO4-Co3O4异质结纳米结构敏感材料的二甲苯气体传感器及其制备方法 | |
CN104122305B (zh) | 一种用于检测NOx的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件及其制备方法 | |
CN107505366B (zh) | 一种铜氧化物核壳纳米线阵列材料的制备及用途 | |
Navale et al. | Low-temperature wet chemical synthesis strategy of In2O3 for selective detection of NO2 down to ppb levels | |
CN102539487A (zh) | 一种二氧化钛纳米线与二氧化锡纳米颗粒复合的气敏材料及其制备方法 | |
CN110092412B (zh) | 用于气敏传感器CuO-Ag修饰氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用 | |
CN104237314A (zh) | 一种高灵敏度室温二氧化氮气敏材料的制备方法 | |
CN103713016A (zh) | 钯掺杂二氧化锡包覆碳纳米管及其制备方法和应用 | |
CN106018706A (zh) | 一种氧化锡负载多孔氧化镍气敏传感器材料及制备和应用 | |
CN106564929A (zh) | 一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法 | |
CN105784789A (zh) | 一种基于担载贵金属Pt的介孔WO3材料的NH3传感器及制备方法 | |
CN104925869A (zh) | 铁酸铋粉体的制备方法 | |
CN114682252B (zh) | 一种锰系催化剂及其制备方法与应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160406 Termination date: 20180909 |