CN106564929A - 一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法，将水溶性锌盐和硝酸银按摩尔比100:(1~5)溶于80 mL去离子水中，阳离子浓度为0.1M~0.2M；将双组份络合剂与去离子水预混，水与络合剂体积比为(10~20):1，搅拌至络合剂完全溶解；将阳离子溶液与络合剂溶液混合，搅拌10min后加入聚四氟乙烯反应釜中，65~120℃反应6~12小时，反应结束后将样品离心沉淀，用去离子水和无水乙醇反复洗涤2~3次后，将样品在60~70 ℃干燥4~12小时，得到Ag掺杂ZnO纳米材料。Ag掺杂后可极大提升ZnO纳米材料的选择性和灵敏度，解决ZnO选择性差的难题。该方法的优点在于制备工艺简单，制备成本低，且性能稳定，气体选择性好，具有广阔的应用前景。

Description

一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法
技术领域
本发明涉及气敏传感器技术领域，具体是指一种Ag掺杂氧化锌气敏材料的制备方法。
背景技术
金属氧化物如ZnO、SnO2、WO3等由于具有性能优异、环境友善、资源丰富、价格低廉等优点，是研究较为广泛的气敏材料。但是金属氧化物对大多数气体均有响应，通过构建不同结构、晶型的金属氧化物可以改善灵敏度、响应/恢复时间等，但是选择性差的难题难以得到解决。
通过金属氧化物表面修饰、金属/贵金属掺杂等工艺可提升材料的气敏性能，在气敏传感器领域有非常广泛的应用，但是大部分Ag掺杂/修饰金属氧化物均采取两步法，即先化学法或水热法合成氧化锌纳米材料，然后用Ag进行修饰；董丽红（ZL201310148498.1）、王德宝（ZL201310097328.5）等人发明了直接合成Ag/ZnO的方法，但是均需高温处理，增加能耗的同时导致高温条件下材料结构、性能发生变化，影响材料的性能。
本发明提供一种简单的实现Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法，可大幅提高ZnO纳米材料的气敏特性，且制备工艺简单，制备的成本低，对进一步推进半导体气敏器件的发展具有实际应用价值。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法。
本发明方法利用水热法，采用双组份络合剂，通过络合剂种类的选择和配比，直接合成Ag掺杂ZnO纳米材料，测试结果表明Ag掺杂后可极大提升ZnO纳米材料的选择性和灵敏度。
一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法，它包括如下步骤：
（1）将水溶性锌盐和硝酸银按摩尔比100:(1~5)溶于80 mL去离子水中，阳离子浓度为0.1M~0.2M；
（2）将双组份络合剂与去离子水预混，水与络合剂体积比为(10~20):1，搅拌至络合剂完全溶解；
（3）将阳离子溶液与络合剂溶液混合，搅拌10min后加入聚四氟乙烯反应釜中，65~120℃反应6~12小时，反应结束后将样品离心沉淀，用去离子水和无水乙醇反复洗涤2~3次后，将样品在60~70 ℃干燥4~12小时，得到Ag掺杂ZnO纳米材料。
在步骤（1）中所说的水溶性锌盐为硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种或其组合。
在步骤（2）中所说的双组份络合剂为三乙醇胺、二乙醇胺、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮(K30)中的至少一种，及尿素、六次甲基四胺中的至少一种；双组份络合剂与阳离子的摩尔比为络合剂：阳离子=2~4:1。
本发明优越性在于：提供一种简单的实现Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法，可大幅提高ZnO纳米材料的气敏特性，且制备工艺简单，制备的成本低，对进一步推进半导体气敏器件的发展具有实际应用价值。
Ag掺杂后可极大提升ZnO纳米材料的选择性和灵敏度，解决ZnO选择性差的难题。该方法的优点在于制备工艺简单，制备成本低，且性能稳定，气体选择性好，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的Ag掺杂ZnO的SEM图。
具体实施方式
实施例1：
将硝酸锌和硝酸银按摩尔比100:2溶于80 mL去离子水中，阳离子浓度为0.1M，得到溶液A；按三乙醇胺与尿素摩尔比100:4，二者总摩尔量为阳离子浓度的2倍称取三乙醇胺和尿素溶于水中，水与络合剂的体积比为20:1，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合，搅拌10min后加入聚四氟乙烯反应釜中，80℃反应10小时，反应结束后将样品离心沉淀，用去离子水和无水乙醇反复洗涤2~3次后，将样品在60 ℃干燥10小时，得到Ag掺杂ZnO纳米材料。
本实施例制得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不同浓度下对丙酮气体的响应，对10ppm的丙酮气体灵敏度达到为32.9。
实施例2：
将硝酸锌和硝酸银按摩尔比100:1溶于80 mL去离子水中，阳离子浓度为0.15M，得到溶液A；按乙二醇与尿素摩尔比100:2，二者总摩尔量为阳离子浓度的2倍称取乙二醇和尿素溶于水中，水与络合剂的体积比为15:1，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合，搅拌10min后加入聚四氟乙烯反应釜中，70℃反应11小时，反应结束后将样品离心沉淀，用去离子水和无水乙醇反复洗涤2~3次后，将样品在60 ℃干燥10小时，得到Ag掺杂ZnO纳米材料。
本实施例制得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不同浓度下对丙酮气体的响应，对10ppm的丙酮气体灵敏度达到为23.1。
实施例3：
将乙酸锌和硝酸银按摩尔比100:5溶于80 mL去离子水中，阳离子浓度为0.2M，得到溶液A；按乙二醇与六次甲基四胺摩尔比100:10，二者总摩尔量为阳离子浓度的3倍称取乙二醇和六次甲基四胺溶于水中，水与络合剂的体积比为20:1，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合，搅拌10min后加入聚四氟乙烯反应釜中，100℃反应7小时，反应结束后将样品离心沉淀，用去离子水和无水乙醇反复洗涤2~3次后，将样品在60 ℃干燥10小时，得到Ag掺杂ZnO纳米材料。
本实施例制得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不同浓度下对丙酮气体的响应，对10ppm的丙酮气体灵敏度达到为19.7。
实施例4：
将乙酸锌和硝酸银按摩尔比100:5溶于80 mL去离子水中，阳离子浓度为0.2M，得到溶液A；按乙二醇与六次甲基四胺摩尔比100:10，二者总摩尔量为阳离子浓度的3倍称取乙二醇和六次甲基四胺溶于水中，水与络合剂的体积比为20:1，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合，搅拌10min后加入聚四氟乙烯反应釜中，120℃反应12小时，反应结束后将样品离心沉淀，用去离子水和无水乙醇反复洗涤2~3次后，将样品在60 ℃干燥10小时，得到Ag掺杂ZnO纳米材料。
本实施例制得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不同浓度下对丙酮气体的响应，对10ppm的丙酮气体灵敏度达到为21.5。

Claims (3)

1.一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
（1）将水溶性锌盐和硝酸银按摩尔比100:(1~5)溶于80 mL去离子水中，阳离子浓度为0.1M~0.2M；
（2）将双组份络合剂与去离子水预混，水与络合剂体积比为(10~20):1，搅拌至络合剂完全溶解；
（3）将阳离子溶液与络合剂溶液混合，搅拌10min后加入聚四氟乙烯反应釜中，65~120℃反应6~12小时，反应结束后将样品离心沉淀，用去离子水和无水乙醇反复洗涤2~3次后，将样品在60~70 ℃干燥4~12小时，得到Ag掺杂ZnO纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中所述的水溶性锌盐为硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的一种Ag掺杂ZnO纳米气敏材料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中所说的双组份络合剂为三乙醇胺、二乙醇胺、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮(K30)中的至少一种，及尿素、六次甲基四胺中的至少一种；双组份络合剂与阳离子的摩尔比为络合剂：阳离子=2~4:1。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107416889A (zh) * 2017-05-15 2017-12-01 上海电机学院 一种Co掺杂ZnO量子点的制备方法
CN107555468A (zh) * 2017-09-07 2018-01-09 东南大学 一种多孔氧化锌‑银微球的制备方法及其应用
CN109954481A (zh) * 2019-04-04 2019-07-02 重庆大学 制备银掺杂的ZnO@ZIF-8纳米花复合物的方法
CN110093659A (zh) * 2018-01-27 2019-08-06 苏州斯贝孚光电科技有限公司 一种晶种层诱导生长法的纳米薄膜制作工艺
CN113155905A (zh) * 2021-03-03 2021-07-23 应急管理部天津消防研究所 一种Ag修饰的ZnO-In2O3气敏材料的制备方法
CN114029062A (zh) * 2021-11-23 2022-02-11 天津工业大学 一种富氧空位多价态钴原位掺杂ZnO花状微球复合光催化剂的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1821081A (zh) * 2006-03-02 2006-08-23 浙江大学 一种制备氧化锌纳米棒的方法
CN101723436A (zh) * 2009-12-31 2010-06-09 厦门大学 自组装氧化锌空心球及其制备方法
CN102168306A (zh) * 2011-02-24 2011-08-31 西北工业大学 银吸附的氧化锌纳米晶体制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1821081A (zh) * 2006-03-02 2006-08-23 浙江大学 一种制备氧化锌纳米棒的方法
CN101723436A (zh) * 2009-12-31 2010-06-09 厦门大学 自组装氧化锌空心球及其制备方法
CN102168306A (zh) * 2011-02-24 2011-08-31 西北工业大学 银吸附的氧化锌纳米晶体制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李红霞: "金属氧化物纳米结构的水热合成与表征", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
高晓强: "片状氧化锌及其掺杂物的制备与气敏性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107416889A (zh) * 2017-05-15 2017-12-01 上海电机学院 一种Co掺杂ZnO量子点的制备方法
CN107555468A (zh) * 2017-09-07 2018-01-09 东南大学 一种多孔氧化锌‑银微球的制备方法及其应用
CN110093659A (zh) * 2018-01-27 2019-08-06 苏州斯贝孚光电科技有限公司 一种晶种层诱导生长法的纳米薄膜制作工艺
CN109954481A (zh) * 2019-04-04 2019-07-02 重庆大学 制备银掺杂的ZnO@ZIF-8纳米花复合物的方法
CN113155905A (zh) * 2021-03-03 2021-07-23 应急管理部天津消防研究所 一种Ag修饰的ZnO-In2O3气敏材料的制备方法
CN113155905B (zh) * 2021-03-03 2022-09-13 南开大学 一种Ag修饰的ZnO-In2O3气敏材料的制备方法
CN114029062A (zh) * 2021-11-23 2022-02-11 天津工业大学 一种富氧空位多价态钴原位掺杂ZnO花状微球复合光催化剂的制备方法
CN114029062B (zh) * 2021-11-23 2024-02-02 天津工业大学 一种富氧空位多价态钴原位掺杂ZnO花状微球复合光催化剂的制备方法

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