CN109205686A - 基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用 - Google Patents

基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109205686A
CN109205686A CN201811393063.2A CN201811393063A CN109205686A CN 109205686 A CN109205686 A CN 109205686A CN 201811393063 A CN201811393063 A CN 201811393063A CN 109205686 A CN109205686 A CN 109205686A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanometer material
mof
nio
heterojunction nanometer
preparation
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.)
Pending
Application number
CN201811393063.2A
Other languages
English (en)
Inventor
何丹农
葛美英
卢静
尹桂林
金彩虹
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.)
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
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 Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd filed Critical Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority to CN201811393063.2A priority Critical patent/CN109205686A/zh
Publication of CN109205686A publication Critical patent/CN109205686A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C01G53/04—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G15/00—Compounds of gallium, indium or thallium
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/127—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于MOF的NiO/In2O3异质结纳米材料的制备方法，利用In元素的金属有机框架结构(MOF)，通过调节前驱体的浓度、掺杂Ni元素的比例、反应时间和反应温度等条件，制备NiO/In2O3异质结纳米材料。本发明的优点在于：Ni的加入量可控，并且分布均匀。本发明制备的NiO/In2O3异质结纳米材料纯度高，尺寸均一，形貌优异，且对三乙胺气体有较高的响应值，响应恢复速度快。

Description

基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及 产品和应用
技术领域
本发明属于金属氧化物纳米材料领域，具体涉及一种基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用。
背景技术
In2O3是一种禁带宽度为3.55-3.75eV的n型半导体，与其他半导体金属氧化物相比，In2O3具有电阻率较低、催化活性好，能带较宽等优点，已经成为一种新型的气敏材料，被应用在气体传感器领域。In2O3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，利用该性质可以检测气体的成分和浓度，对一氧化碳、苯、乙醇蒸气、丙酮等多种气体都具有很高的灵敏度。但是，单一的In2O3气体传感器仍有工作温度高和选择性差等缺点。加入其他金属元素可与In2O3材料构建PN异质结，形成电子耗尽层，提高In2O3吸附空气中氧分子的能力，从而，在与目标气体分子的接触中，可以释放出更多电子，大大提高气敏元件响应前后的电阻差，提高响应值。因此元素掺杂是提高In2O3气敏传感器灵敏度和选择性的重要方法。然而，在一般的掺杂金属元素的反应过程中，金属元素容易聚集，使构建PN异质结的几率大大降低，气敏性能的提高受到限制。
MOF(Metal-Organic Framework, 金属有机框架) 是由金属离子与有机配体通过配位键形成的一类新型纳米多孔材料。由于其固定的框架性结构，可以有效保留材料的优秀形貌和结构，经过焙烧以后得到均匀掺杂的纳米材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述技术方案实现：一种基于MOF的NiO/In2O3异质结纳米材料的制备方法，利用In元素的金属有机框架结构 (MOF)，通过调节前驱体的浓度、掺杂Ni元素的比例、反应时间和反应温度条件，制备NiO/In2O3异质结纳米材料，包括如下步骤：
(1)称取0.3~0.4g硝酸铟和一定量苯二甲酸，使硝酸铟与苯二甲酸质量比为(1.5-4):1在烧瓶内溶解于10 mL的N,N-二甲基甲酰胺中，得搅拌均匀的溶液；
(2)将浓度为0.04mol/L醋酸钠溶液50µL滴入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将烧瓶内的溶液加热并反应一段时间后冷却至室温，将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；
(4)待干燥完毕后，将沉淀与醋酸镍按质量比（10-100）：1混合，溶解于去离子水中，在室温下搅拌；
(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中500~600℃进行焙烧，得到NiO/In2O3异质结纳米材料。
本发明利用MOF作为模板，合成了NiO/In2O3异质结纳米材料，可控性强，提供了一种优质的气敏传感器材料的合成方法。
在上述方案基础上，步骤(1)所述苯二甲酸的质量为0.1~0.2g。
步骤(3)中，反应时间为20min~40min，反应温度为100℃。
步骤(4)所述醋酸镍的质量为0.0025g~0.025g，沉淀质量为0.25g，所述去离子水体积为10mL。
步骤(4)所述焙烧温度为500~600℃，升温速度为2~5℃/min，焙烧时间为60min~120min。
具体的，本发明提供一种基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取硝酸铟与苯二甲酸，溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；N,N-二甲基甲酰胺的体积为10mL，硝酸铟的质量为0.3~0.4g，苯二甲酸的质量为0.1~0.2g；
(2)将醋酸钠溶液滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；所述醋酸钠溶液的体积为50µL，浓度为0.04mol/L；
(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应20min~40min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；
(4)待干燥完毕后，将沉淀与醋酸镍混合，溶解于去离子水中，在室温下搅拌；所述醋酸镍的质量为0.0025g~0.025g，沉淀质量为0.25g，所述去离子水体积为10mL；
(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中进行焙烧，焙烧温度为500~600℃，升温速度为2~5℃/min，焙烧时间为60min~120min，得到NiO/In2O3异质结纳米材料。
本发明提供一种基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料，根据上述任一所述方法制备得到。该NiO/In2O3异质结纳米材料纯度高，尺寸均一，形貌优异，且对三乙胺气体有较高的响应值，响应恢复速度快，是一种优质的气敏传感器材料。
本发明提供一种基于MOF的NiO/三氧化二铟异质结纳米材料在三乙胺检测中的应用。
本发明的优越性在于：Ni的加入量可控，且分布均匀；本发明制备方法获得的NiO/In2O3异质结纳米材料纯度高，尺寸均一，形貌优异，且对三乙胺气体有较高的响应值，响应恢复速度快。
附图说明
图1为本发明的NiO/In2O3异质结纳米材料，在不同温度条件下，对10 ppm三乙胺气体的响应曲线。
具体实施方式
实施例1
一种基于MOF的NiO/In2O3异质结纳米材料的制备方法，利用In元素的MOF，通过调节前驱体的浓度、掺杂Ni元素的比例、反应时间和反应温度条件，制备NiO/In2O3异质结纳米材料，按如下步骤：
(1)称取0.35g硝酸铟与0.15g苯二甲酸，溶解于10mL N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；
(2)将50µL的醋酸钠溶液(浓度为0.04mol/L)滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；
(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应30min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；
(4)待干燥完毕后，将0.25g沉淀与0.0025g醋酸镍混合，溶解于10mL去离子水中，在室温下搅拌；
(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中于600℃焙烧1h，升温速率5℃/min，得到NiO/In2O3异质结纳米材料。
图1为本发明的NiO/In2O3异质结纳米材料在不同温度下对10 ppm三乙胺气体的响应曲线，其中，在180 ℃下响应值高达15。
实施例2
一种基于MOF的NiO/In2O3异质结纳米材料的制备方法，与实施例1近似，按如下步骤：
(1)称取0.4g硝酸铟与0.15g苯二甲酸，溶解于10mL N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；
(2)将50µL的醋酸钠溶液(浓度为0.04mol/L)滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；
(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应30min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；
(4)待干燥完毕后，将0.25g沉淀与0.005g醋酸镍混合，溶解于10mL去离子水中，在室温下搅拌；
(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中于600℃焙烧1h，升温速率5℃/min，得到NiO/In2O3异质结纳米材料。
实施例3
一种基于MOF的NiO/In2O3异质结纳米材料的制备方法，与实施例1近似，按如下步骤：
(1)称取0.35g硝酸铟与0.1g苯二甲酸，溶解于10mL N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；
(2)将50µL的醋酸钠溶液(浓度为0.04mol/L)滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；
(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应30min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；
(4)待干燥完毕后，将0.25g沉淀与0.025g醋酸镍混合，溶解于10mL去离子水中，在室温下搅拌；
(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中于600℃焙烧2h，升温速率5℃/min，得到NiO/In2O3异质结纳米材料。

Claims (7)

1.一种基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法，其特征在于利用In元素的金属有机框架结构，通过调节前驱体的浓度、掺杂Ni元素的比例、反应时间和反应温度条件，制备NiO/In2O3异质结纳米材料，包括如下步骤：
(1)称取0.3~0.4g硝酸铟和一定量苯二甲酸，使硝酸铟与苯二甲酸质量比为(1.5-4):1在烧瓶内溶解于10 mL的N,N-二甲基甲酰胺中，得搅拌均匀的溶液；
(2)将浓度为0.04mol/L醋酸钠溶液50µL滴入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将烧瓶内的溶液加热并且反应一段时间后冷却至室温，将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；
(4)待干燥完毕后，将沉淀与醋酸镍按质量比（10-100）：1混合，溶解于去离子水中，在室温下搅拌；
(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中500~600℃进行焙烧，得到NiO/In2O3异质结纳米材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述苯二甲酸的质量为0.1~0.2g。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述反应时间为20min~40min，反应温度为100℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述醋酸镍的质量为0.0025g~0.025g，沉淀质量为0.25g，所述去离子水体积为10mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述焙烧的升温速度为2~5℃/min，焙烧时间为60min~120min。
6.一种基于MOF的NiO/三氧化二铟异质结纳米材料，其特征在于根据权利要求1-5任一所述方法制备得到。
7.一种根据权利要求6所述基于MOF的NiO/三氧化二铟异质结纳米材料在三乙胺检测中的应用。
CN201811393063.2A 2018-11-21 2018-11-21 基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用 Pending CN109205686A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811393063.2A CN109205686A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811393063.2A CN109205686A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109205686A true CN109205686A (zh) 2019-01-15

Family

ID=64994045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811393063.2A Pending CN109205686A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109205686A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114085154A (zh) * 2021-12-01 2022-02-25 浙江解氏新材料股份有限公司 一种基于高活性骨架镍合成对氟苯胺的方法
CN114380322A (zh) * 2022-01-20 2022-04-22 西安交通大学 一种氧化铟/掺金氧化铟纳米球气敏材料的制备方法
CN114956161A (zh) * 2022-05-20 2022-08-30 郑州轻工业大学 La掺杂In2O3六棱柱形纳米材料及其制备方法和作为TEA传感器的应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102903533A (zh) * 2012-11-06 2013-01-30 东华大学 一种多孔杂化NiO/Co3O4超级电容器电极材料的制备方法
CN105668612A (zh) * 2016-03-15 2016-06-15 济南大学 一种以配合物为前驱体的六方管状氧化铟的制备方法
CN105728005A (zh) * 2016-03-18 2016-07-06 济南大学 一种以配合物为前驱体的碳掺杂氧化铟的制备方法
CN107032389A (zh) * 2017-06-16 2017-08-11 宁波大学 一种多孔氧化铟纳米材料及其制备方法
CN107285392A (zh) * 2017-06-28 2017-10-24 济南大学 一种NiO‑In2O3纳米复合材料的制备方法
CN108793228A (zh) * 2018-06-26 2018-11-13 江苏师范大学 一种碳包覆的氧化铟空心棒的合成方法
CN108821330A (zh) * 2018-08-01 2018-11-16 济南大学 一种具有分级结构的氧化铟空心管的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102903533A (zh) * 2012-11-06 2013-01-30 东华大学 一种多孔杂化NiO/Co3O4超级电容器电极材料的制备方法
CN105668612A (zh) * 2016-03-15 2016-06-15 济南大学 一种以配合物为前驱体的六方管状氧化铟的制备方法
CN105728005A (zh) * 2016-03-18 2016-07-06 济南大学 一种以配合物为前驱体的碳掺杂氧化铟的制备方法
CN107032389A (zh) * 2017-06-16 2017-08-11 宁波大学 一种多孔氧化铟纳米材料及其制备方法
CN107285392A (zh) * 2017-06-28 2017-10-24 济南大学 一种NiO‑In2O3纳米复合材料的制备方法
CN108793228A (zh) * 2018-06-26 2018-11-13 江苏师范大学 一种碳包覆的氧化铟空心棒的合成方法
CN108821330A (zh) * 2018-08-01 2018-11-16 济南大学 一种具有分级结构的氧化铟空心管的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHAOXUAN SHI ET AL.: "Enhanced triethylamine-sensing properties of P-N heterojunction Co3O4/In2O3 hollow microtubes derived from metal–organicframeworks", 《SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114085154A (zh) * 2021-12-01 2022-02-25 浙江解氏新材料股份有限公司 一种基于高活性骨架镍合成对氟苯胺的方法
CN114085154B (zh) * 2021-12-01 2024-03-19 浙江解氏新材料股份有限公司 一种基于高活性骨架镍合成对氟苯胺的方法
CN114380322A (zh) * 2022-01-20 2022-04-22 西安交通大学 一种氧化铟/掺金氧化铟纳米球气敏材料的制备方法
CN114380322B (zh) * 2022-01-20 2022-10-25 西安交通大学 一种氧化铟/掺金氧化铟纳米球气敏材料的制备方法
CN114956161A (zh) * 2022-05-20 2022-08-30 郑州轻工业大学 La掺杂In2O3六棱柱形纳米材料及其制备方法和作为TEA传感器的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109205686A (zh) 基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用
Shi et al. Enhanced triethylamine-sensing properties of PN heterojunction Co3O4/In2O3 hollow microtubes derived from metal–organic frameworks
Li et al. Core-shell structure of ZnO/Co3O4 composites derived from bimetallic-organic frameworks with superior sensing performance for ethanol gas
Han et al. Construction of In2O3/ZnO yolk-shell nanofibers for room-temperature NO2 detection under UV illumination
CN106442642B (zh) 一种氧化锌/石墨烯复合材料的制备方法、电阻型气体传感器
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
CN109231261A (zh) 基于MOF的Co掺杂二氧化锡气敏纳米材料制备方法及产品和应用
CN106219537B (zh) 一种二氧化锡/石墨烯复合材料的制备方法、电阻型气体传感器
CN106466602B (zh) 一种炭载钯催化剂及其制备方法和应用
Wang et al. Co3O4 hollow nanotubes: facile synthesis and gas sensing properties
CN112138702A (zh) 三维/二维Ni-Co双金属氧化物/g-C3N4纳米复合材料及其制备方法与应用
CN106986390B (zh) 一种检测酒精的气敏材料及其制备方法
CN105148917A (zh) 一种提高甲醛催化剂催化效率的方法及其甲醛催化剂
CN105842291A (zh) 一种CuWO4/WO3复合光助气敏元件及其制备方法
Fan et al. Construction of pn heterojunctions by modifying MOF-derived α-Fe2O3 with partially covered cobalt tungstate for high-performance ethyl acetate detection
Zhang et al. Interfacial energy barrier tuning of hierarchical Bi2O3/WO3 heterojunctions for advanced triethylamine sensor
CN108031473A (zh) Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用
Zhang et al. High sensitivity and surface mechanism of MOFs-derived metal oxide Co3O4-SnO2 hollow spheres to ethanol
Liu et al. Fabrication of Pd-loaded α-Fe2O3 decorated rGO hybrids for highly sensitive H2 sensing
Kong et al. Recent progress of gas sensors based on metal oxide composites derived from bimetallic metal-organic frameworks
CN111072073A (zh) 一种Ni单原子掺杂四氧化三钴纳米材料的制备方法及其产品和应用
CN103193804A (zh) 一种金属-有机配位聚合物材料的制备方法
CN109092313A (zh) 钙钛矿催化剂的制备方法及其产品和应用
CN109665557A (zh) 一种花状氧化铜及其制备方法和应用
CN110371973A (zh) 一种聚对苯二胺/石墨烯基氮掺杂多孔碳材料制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190115