CN111087014A - 一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用，将有机溶剂与锡盐和柠檬酸钠等量的水溶液混合，通过微波水热法反应得沉淀物，置于氢气氛围热处理得到样品；配制硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮混合溶液；将热处理后的样品置于配制的混合溶液中浸渍，离心，所得沉淀物于葡萄糖水溶液中反应，离心。将得到的产物再重复与葡萄糖水溶液反应，离心三次，干燥后得到Ag原子簇修饰SnO2纳米材料。本发明方法工艺简单，制备条件温和，成本低，应用前景广阔。

Description

一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和 应用
技术领域
本发明涉及气敏传感器材料制备领域，具体是指一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用。
背景技术
金属氧化物半导体材料如TiO2、SnO2、ZnO、Co3O4、α-Fe2O3等由于稳定性好，储量丰富，易加工等特性，在各个领域均具有广泛的应用，尤其SnO2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。通过金属氧化物表面修饰、金属/贵金属修饰等工艺可提升材料的气敏性能，应用尤为广泛。
大量研究结果表明，SnO2表面的氧空穴可以成为导带的电子授体，从而使该材料成为n型半导体。通过贵金属及金属氧化物修饰的金属氧化物可以提升其灵敏度和选择性，提升材料的稳定性，可大大提高材料的反应活性和响应时间，因此可以提高气敏材料的灵敏度、响应时间和选择性。在实际应用中，可通过掺杂元素提供表面活性位、调节表面氧空位等方式，提升其气敏性能。
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原子簇修饰二氧化锡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得到的Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料。
本发明的又一目的在于：提供一种上述Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的应用。
本发明目的通过以下步骤实现：一种Ag原子簇修饰二氧化锡（SnO2）纳米材料的制备方法，它包括如下步骤：
步骤一：将10mL有机溶剂、8~10mL浓度0.1M锡盐的水溶液、8~10mL浓度0.1M柠檬酸钠的水溶液搅拌均匀，滴加氨水调节溶液的pH值至9~10，然后采用微波水热法，于160~180℃反应3~5h将产生的沉淀用乙醇和去离子水各洗涤3次，60℃干燥10h，干燥好的沉淀物置于氢气氛围热处理得到样品；
步骤二：将8~10mL质量浓度3~5wt%的硝酸银水溶液和等体积质量浓度0.05~0.09wt%的聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A；
步骤三：将步骤一所得样品置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖水溶液中，50~60℃反应1~2h，反应结束后离心；所得沉淀继续置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，50~60℃反应1~2h，反应结束后离心；将所得沉淀置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，50~60℃反应1~2h，反应结束后离心，所得样品置于真空干燥箱干燥，得到Ag原子簇修饰SnO2纳米材料。
步骤一中有机溶剂为乙二醇和DMF的混合，二者体积比为1：（0.8~1.5）。
步骤一中锡盐为氯化亚锡或草酸亚锡中的一种。
步骤一中微波水热条件为160~180℃反应3~5h；所得沉淀物在温度400~500℃热处理3h。
本发明还提供了一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料，根据上述方法制备得到的。
本发明也提供了一种根据上述任一所述方法制备得到的Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料在乙醇检测中的应用。
本发明合成的Ag原子簇修饰SnO2纳米材料对乙醇最佳响应温度为180℃，对浓度为100ppm的乙醇响应灵敏度为42.3-49.3。
本发明方法工艺简单，制备条件温和，成本低，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明制备的气敏材料对不同气体的响应灵敏度。
具体实施方式
实施例1：
步骤一：按照体积比1:1混合乙二醇和DMF，得到有机溶剂；将10mL有机溶剂、8mL浓度0.1M氯化亚锡的水溶液、8mL浓度0.1M柠檬酸钠的水溶液搅拌均匀，滴加氨水调节溶液的pH值至9~10，然后，采用微波水热法，于180℃反应3h将产生的沉淀用乙醇和去离子水各洗涤3次，60℃干燥10h，干燥好的样品置于氢气氛围热处理，热处理温度为450℃，时间为3h；
步骤二：将8mL质量浓度5wt%的硝酸银水溶液和等体积质量浓度0.06wt%的聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A；
步骤三：将步骤一所得样品置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖水溶液中， 60℃反应2h，反应结束后离心；所得沉淀继续置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，60℃反应2h，反应结束后离心；将所得沉淀置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，60℃反应2h，反应结束后离心，所得样品置于真空干燥箱干燥，得到Ag原子簇修饰SnO2纳米材料。
本实施例合成的Ag原子簇修饰SnO2纳米材料对乙醇最佳响应温度为180℃，对浓度为100ppm的乙醇响应灵敏度为42.3。
实施例2：
步骤一：将乙二醇和DMF按照体积比1:0.8混合，得到有机溶剂，然后将10mL有机溶剂、10mL浓度0.1M氯化亚锡的水溶液、10mL浓度0.1M柠檬酸钠的水溶液搅拌均匀，滴加氨水调节溶液的pH值至9~10，然后采用微波水热法，于180℃反应5h产生的沉淀用乙醇和去离子水各洗涤3次，60℃干燥10h，干燥好的样品置于氢气氛围热处理，热处理温度为500℃，时间为3h；
步骤二：将10mL质量浓度5wt%的硝酸银水溶液和等体积质量浓度0.06wt%的聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A；
步骤三：将步骤一所得样品置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖水溶液中， 60 ℃反应2h，反应结束后离心；所得沉淀继续置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中， 60 ℃反应2h，反应结束后离心；将所得沉淀置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，60 ℃反应2h，反应结束后离心，所得样品置于真空干燥箱干燥，得到Ag原子簇修饰SnO2纳米材料。
本实施例合成的Ag原子簇修饰SnO2纳米材料对乙醇最佳响应温度为180℃，对浓度为100ppm的乙醇响应灵敏度为49.3。
实施例3：
步骤一：将乙二醇和DMF按照体积比1:1.5混合，得到有机溶剂，然后将10mL有机溶剂、10mL浓度0.1M草酸亚锡的水溶液、10mL浓度0.1M柠檬酸钠的水溶液搅拌均匀，滴加氨水调节溶液的pH值至9~10，然后采用微波水热法，于180℃反应5h产生的沉淀用乙醇和去离子水各洗涤3次，60℃干燥10h，干燥好的样品置于氢气氛围热处理，热处理温度为400℃，时间为3h；
步骤二：将10mL质量浓度5wt%的硝酸银水溶液和等体积质量浓度0.09wt%的聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A；
步骤三：将步骤一所得样品置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖水溶液中， 60 ℃反应1.5h，反应结束后离心；所得沉淀继续置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中， 60 ℃反应1.5h，反应结束后离心；将所得沉淀置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，60 ℃反应1.5h，反应结束后离心，所得样品置于真空干燥箱干燥，得到Ag原子簇修饰SnO2纳米材料。
本实施例合成的Ag原子簇修饰SnO2纳米材料对乙醇最佳响应温度为180℃，对浓度为100ppm的乙醇响应灵敏度为45.9。
图1为本发明实施例2所得样品在工作温度为180℃时对浓度为100ppm的不同气体的灵敏度，结果表明，本发明制备的样品在特定温度下对乙醇具有非常好的选择性。
上述的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进行各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他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 (6)

1.一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤一：将10mL有机溶剂、8~10mL浓度0.1M锡盐的水溶液、8~10mL浓度0.1M柠檬酸钠的水溶液搅拌均匀，滴加氨水调节溶液的pH值至9~10，然后采用微波水热法，于160~180℃反应3~5h将产生的沉淀用乙醇和去离子水各洗涤3次，60℃干燥10h，干燥好的沉淀物置于氢气氛围热处理得到样品；
步骤二：将8~10mL质量浓度3~5wt%的硝酸银水溶液和等体积质量浓度0.05~0.09wt%的聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A；
步骤三：将步骤一所得样品置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖水溶液中，50~60℃反应1~2h，反应结束后离心；所得沉淀继续置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，50~60℃反应1~2h，反应结束后离心；将所得沉淀置于溶液A中浸渍，然后离心，将沉淀物置于葡萄糖的水溶液中，50~60℃反应1~2h，反应结束后离心，所得样品置于真空干燥箱干燥，得到Ag原子簇修饰SnO2纳米材料。
2.根据权利要求1所述Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤一中有机溶剂为乙二醇和DMF的混合，二者体积比为1：（0.8~1.5）。
3.根据权利要求1所述Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤一中锡盐为氯化亚锡或草酸亚锡中的一种。
4.根据权利要求1所述Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤一中微波水热条件为160~180℃反应3~5h；所得沉淀物在温度400~500℃热处理3h。
5.一种Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料，根据权利要求1-4任一所述方法制备得到的。
6.一种根据权利要求5所述的Ag原子簇修饰二氧化锡纳米材料在乙醇检测中的应用。
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