CN106517315B - 一维纳米复合金属氧化物气敏材料及其制备方法 - Google Patents

一维纳米复合金属氧化物气敏材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106517315B
CN106517315B CN201610892266.0A CN201610892266A CN106517315B CN 106517315 B CN106517315 B CN 106517315B CN 201610892266 A CN201610892266 A CN 201610892266A CN 106517315 B CN106517315 B CN 106517315B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
tin
ion
deionized water
zinc
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.)
Active
Application number
CN201610892266.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106517315A (zh
Inventor
余江应
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Architecture
Original Assignee
Anhui University of Architecture
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Architecture filed Critical Anhui University of Architecture
Publication of CN106517315A publication Critical patent/CN106517315A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106517315B publication Critical patent/CN106517315B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G19/00—Compounds of tin
    • C01G19/02—Oxides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/16—Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种一维纳米复合金属氧化物气敏材料及其制备方法。本发明将氯化锌溶液、氯化锡溶液混合后与氢氧化钠溶液进行水热反应，通过加入无水乙醇、表面活性剂和控制反应条件而制备一维纳米氧化锌氧化锡复合材料。该制备方法与现有的一维纳米金属氧化物材料的制备方法相比，具有成本低，操作简单，低能耗等优点。制备的纳米复合材料对甲烷、一氧化碳、二氧化氮等气体具有气体敏感度，是一种良好的气敏材料。

Description

一维纳米复合金属氧化物气敏材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及气敏材料领域，具体涉及氧化锌和氧化锡复合的气敏材料，该材料具有高气敏性能，是一种一维纳米复合金属氧化物。
背景技术
一维纳米结构指的是材料在空间三维取向上有一维长于纳米尺度，一维纳米材料的形貌比较多样，据文献[1]“Progress in Materials Science Volume 52，Issue 5，July2007，Pages 699-913”中所述如纳米线，纳米管，纳米带，纳米树杈等均属于一维纳米形貌。一维氧化锡纳米材料有较强的表面效应和量子效应，在高温下结构稳定，不宜团聚，且对气体的响应温度较低，灵敏度较高。通过不同的制备方法和制备参数可控制其晶体尺寸和形貌，结构形貌的差异会引起气敏性质的不同。
目前文献中报道的一维氧化物包括一维纳米氧化锡、一维纳米氧化锌等。文献[2]“Size-controllable one-dimensinal SnO2 nanocrystals：synthesis，growthmechanism，and gas sensing property，Phys.Chem.Chem.Phys.，2006，8，4874-4880”中通过微乳液法在240℃下反应15小时得到了直径在6～22nm的一维纳米氧化锡。该氧化锡有较好的结晶度和良好的形貌。文献[3]“一种氧化锡纳米材料及其制备方法，北京化工大学，CN101941734A，2011年1月12日”制备了一种具有高气敏性能的氧化锡纳米材料。文献[4]“Hydrothermal synthesis and gas sensing characters of ZnO nanorods，Sensorsand Actuators B，2006，113(1)：526-531”中，通过锌粉与十六烷基三甲基溴化铵在182℃下水热24小时得到了约1μm长，直径40～80nm的一维纳米氧化锌，该氧化锌有较好的 结晶度和较短的恢复时间。文献[5]“一种一维氧化锌纳米材料及其制备方法，北京化工大学，CN101591037A” 制备了一种具有高气敏性能的氧化锌纳米材料，其合成方法步骤简单易行，材料易得，低温合成耗能少。然而，关于将氧化锌和氧化锡复合的一维纳米材料则少有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种一维纳米氧化锌和氧化锡复合的气敏材料及其制备方法，该复合材料具有高气敏性能。
本发明的操作步骤如下：
一种一维纳米复合金属氧化物气敏材料的制备方法，在搅拌的条件下，将碱水溶液加入到氯化锌和氯化锡的混合溶液中，然后依次加入无水乙醇、表面活性剂进行反应，获得氧化锌和氧化锡的复合一维纳米材料。
进一步地，具体步骤如下：
A. 用去离子水配制0.05～0.5mol/L的氯化锌溶液；
B. 用去离子水配制0.05～0.5mol/L的氯化锡溶液；
C. 将氢氧化钠或氢氧化钾溶于去离子水中配制0.5～3mol/L的碱水溶液；
D. 将步骤A所得氯化锌溶液与步骤B所得氯化锡溶液按相等的金属摩尔量混合均匀，得混合液Ⅰ；然后在搅拌下，将步骤C配制的碱水溶液缓慢滴加到氯化锌和氯化锡的混合液Ⅰ中，得混合溶液Ⅱ，直至液Ⅱ中锌离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶5～8，锡离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶5～8；按混合液Ⅱ的体积称量等体积的无水乙醇并滴加至混合液Ⅱ中，并继续磁力搅拌15～30分钟，然后按每升混合液Ⅱ中加入2～4g表面活性剂计，将表面活性剂加入反应器，搅拌溶解；密封反应器，升温至70～100℃温度，恒温反应4～8小时，然后继续升温至200～240℃温度，恒温反应20～40小时，自然冷却到室温，将产物过滤，以去离子水洗涤滤渣3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次后自然晾干，得到结晶度良好的一维纳米复合氧化锌氧化锡材料；
进一步地，步骤D所述的表面活性剂是十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。
进一步地，步骤A所得氯化锌溶液的浓度为0.4mol/L。
进一步地，步骤B所得氯化锡溶液的浓度为0.4mol/L。
进一步地，步骤D中锌离子与氢氧根离子的摩尔比为1:7，锡离子与氢氧根离子的摩尔比为1:7。
一种由所述的制备方法制备的一维纳米复合金属氧化物气敏材料，所述材料为氧化锌和氧化锡复合的一维纳米材料，该材料的直径小于300nm，长度小于8μm，形貌为纳米树杈或者纳米棒状。
本发明的有益效果是：合成方法步骤简单易行，材料易得，低温合成耗能少，易于工业化。所得材料的直径小于300nm，长度小于8μm，形貌为纳米树杈或者纳米棒状。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明不限于这些实例。
实施例1
A. 将氯化锌用去离子水配制成为浓度为0.4mol/L的锌盐溶液，取20ml置于带搅拌的反应器中。
B. 用去离子水配制0.4mol/L的氯化锡溶液；
C. 将NaOH用去离子水配制成为浓度为2.0mol/L的NaOH溶液。
D. 将步骤A所得氯化锌溶液与步骤B所得氯化锡溶液混合均匀，得混合液；然后在搅拌下，将步骤C配制的NaOH溶液缓慢滴加到所述氯化锌和氯化锡的混合液中， 直至溶液中锌离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶7，锡离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶7，按混合溶液体积称量等体积的无水乙醇与反应液混合，并继续磁力搅拌15分钟，以每升3g的浓度加入适量的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌溶解；密封反应器，在80℃温度下反应5小时，然后继续升温至240℃，恒温反应30小时，自然冷却到室温，将产物过滤，以去离子水洗涤5次，再用无水乙醇洗涤5次后自然晾干，得到结晶度良好的一维纳米复合氧化锌氧化锡材料。
实施例2
A. 将氯化锌用去离子水配制成为浓度为0.2mol/L的锌盐溶液，取20ml置于带搅拌的反应器中；
B. 用去离子水配制0.2mol/L的氯化锡溶液；
C. 将NaOH用去离子水配制成为浓度为1.0mol/L的NaOH溶液。
D. 将步骤A所得氯化锌溶液与步骤B所得氯化锡溶液混合均匀，得混合液；然后在搅拌下，将步骤C配制的NaOH溶液缓慢滴加到所述氯化锌和氯化锡的混合液中， 直至溶液中锌离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶6，锡离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶6，按混合溶液体积称量等体积的无水乙醇与反应液混合，并继续磁力搅拌20分钟，以每升2.4g的浓度加入适量的十四烷基三甲基溴化铵，搅拌溶解；密封反应器，在90℃温度下反应4小时，然后继续升温至200℃，恒温反应40小时，自然冷却到室温，将产物过滤，以去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次后自然晾干，得到结晶度良好的一维纳米复合氧化锌氧化锡材料。
实施例3
A. 将氯化锌用去离子水配制成为浓度为0.3mol/L的锌盐溶液，取20ml置于带搅拌的反应器中；
B. 用去离子水配制0.3mol/L的氯化锡溶液；
C. 将NaOH用去离子水配制成为浓度为3.0mol/L的NaOH溶液。
D. 将步骤A所得氯化锌溶液与步骤B所得氯化锡溶液混合均匀，得混合液；然后在搅拌下，将步骤C配制的NaOH溶液缓慢滴加到所述氯化锌和氯化锡的混合液中， 直至溶液中锌离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶8，锡离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶8，按混合溶液体积称量等体积的无水乙醇与反应液混合，并继续磁力搅拌30分钟，以每升3.5g的浓度加入适量的十六烷基三甲基氯化铵，搅拌溶解；密封反应器，在85℃温度下反应4.5小时，然后继续升温至210℃，恒温反应38小时，自然冷却到室温，将产物过滤，以去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次后自然晾干，得到结晶度良好的一维纳米复合氧化锌氧化锡材料。

Claims (5)

1.一种一维纳米复合金属氧化物气敏材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
A.用去离子水配制0.05～0.5mol/L的氯化锌溶液；
B.用去离子水配制0.05～0.5mol/L的氯化锡溶液；
C.将氢氧化钠或氢氧化钾溶于去离子水中配制0.5～3mol/L的碱水溶液；
D.将步骤A所得氯化锌溶液与步骤B所得氯化锡溶液按相等的金属摩尔量混合均匀，得混合液Ⅰ；然后在搅拌下，将步骤C配制的碱水溶液缓慢滴加到氯化锌和氯化锡的混合液Ⅰ中，得混合溶液Ⅱ，直至液Ⅱ中锌离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶5～8，锡离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶5～8；按混合液Ⅱ的体积称量等体积的无水乙醇并滴加至混合液Ⅱ中，并继续磁力搅拌15～30分钟，然后按每升混合液Ⅱ中加入2～4g表面活性剂计，将表面活性剂加入反应器，搅拌溶解；密封反应器，升温至70～100℃温度，恒温反应4～8小时，然后继续升温至200～240℃温度，恒温反应20～40小时，自然冷却到室温，将产物过滤，以去离子水洗涤滤渣3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次后自然晾干，得到结晶度良好的一维纳米复合氧化锌氧化锡材料，该材料的直径小于300nm，长度小于8μm，形貌为纳米树杈。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤D所述的表面活性剂是十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤A所得氯化锌溶液的浓度为0.4mol/L。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤B所得氯化锡溶液的浓度为0.4mol/L。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤D中锌离子与氢氧根离子的摩尔比为1:7，锡离子与氢氧根离子的摩尔比为1:7。
CN201610892266.0A 2016-08-17 2016-10-12 一维纳米复合金属氧化物气敏材料及其制备方法 Active CN106517315B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2016106784098 2016-08-17
CN201610678409 2016-08-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106517315A CN106517315A (zh) 2017-03-22
CN106517315B true CN106517315B (zh) 2018-01-12

Family

ID=58331647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610892266.0A Active CN106517315B (zh) 2016-08-17 2016-10-12 一维纳米复合金属氧化物气敏材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106517315B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107352575B (zh) * 2017-05-24 2019-03-19 江苏时恒电子科技有限公司 一种用于气敏传感器的ZnO纳米粒子的制备方法
CN107085027B (zh) * 2017-05-25 2019-01-18 福州大学 一种室温检测硫化氢的复合纳米材料及其制备方法和应用
CN110040766B (zh) * 2019-04-02 2021-09-03 重庆大学 高抗湿性的纳米气敏材料的制备方法和气敏传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101704503A (zh) * 2009-04-30 2010-05-12 中国计量学院 一种一维纳米材料接枝可控合成的新方法
CN103274451A (zh) * 2013-05-14 2013-09-04 东华大学 二氧化锡/氧化锌核壳结构纳米复合材料的合成及应用
CN105836793A (zh) * 2016-05-06 2016-08-10 西北大学 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN105887465A (zh) * 2016-05-30 2016-08-24 大连民族大学 同型（n-n）异质结构的SnO2/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101704503A (zh) * 2009-04-30 2010-05-12 中国计量学院 一种一维纳米材料接枝可控合成的新方法
CN103274451A (zh) * 2013-05-14 2013-09-04 东华大学 二氧化锡/氧化锌核壳结构纳米复合材料的合成及应用
CN105836793A (zh) * 2016-05-06 2016-08-10 西北大学 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN105887465A (zh) * 2016-05-30 2016-08-24 大连民族大学 同型（n-n）异质结构的SnO2/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hierarchical growth of ZnO nanorods over SnO2 seed layer:insights into electronic properties from photocatalytic activity;Luis F et al.;《RSC Advances》;20151222;第6卷;第2112-2118页 *
ZnO/SnO2复合材料的制备及其光催化性能的研究;李杰等;《石家庄学院学报》;20151130;第17卷(第6期);第25-29页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106517315A (zh) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Recent advances in niobium-based semiconductors for solar hydrogen production
CN101591037B (zh) 一种一维氧化锌纳米材料及其制备方法
Baruah et al. Zinc stannate nanostructures: hydrothermal synthesis
CN107587161B (zh) 一种棒状NiFeSe/C电解水催化剂的制备方法
CN1142103C (zh) 一种合成不同晶型二氧化锰一维单晶纳米线的方法
CN106517315B (zh) 一维纳米复合金属氧化物气敏材料及其制备方法
CN105562040B (zh) 一种BiOCl-(001)/GO纳米复合光催化剂的制备及应用
Shui et al. Green sonochemical synthesis of cupric and cuprous oxides nanoparticles and their optical properties
CN101311360B (zh) 一维单晶氧化铋纳米材料的合成方法
CN105271420B (zh) 一种制备纳米级颗粒状w18o49材料的方法
CN105536814B (zh) 一种核壳结构催化剂的制备方法
CN102826593A (zh) 一种氧化铟纳米材料的制备方法
CN105152202A (zh) 一种锑掺杂花球状二氧化锡气敏材料的制备方法
CN109019672A (zh) 一种具有独特形貌的多孔氧化铟微管制备方法
CN104150528A (zh) 一种掺杂二氧化锡导电纳米粉体的制备方法
Baral et al. A review of recent progress on nano MnO 2: synthesis, surface modification and applications
CN105084308A (zh) 一种负载金纳米颗粒的空心分级结构氧化铟气敏材料的制备方法
CN103288132B (zh) 一种分等级单斜相ZrO2纳米片的制备方法
CN102351250A (zh) 一维氧化钼纳米棒气敏材料及其制备方法和应用
CN106041120B (zh) 一种铜/氧化亚铜核壳结构纳米材料的制备方法
Yang et al. Indium-based ternary metal sulfide for photocatalytic CO2 reduction application
CN102699341B (zh) 一种银微/纳米线的湿化学制备方法
CN105536791A (zh) 合成甲基氯硅烷单体的八面体氧化亚铜催化剂的制备方法
CN105148952B (zh) 一种制备球状AgCl/W18O49复合材料的方法
Jia et al. Borax promotes the facile formation of hollow structure in Cu single crystalline nanoparticles for multifunctional electrocatalysis

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant