CN111948260A - 一种氢气敏感材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种氢气敏感材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111948260A
CN111948260A CN201910398529.6A CN201910398529A CN111948260A CN 111948260 A CN111948260 A CN 111948260A CN 201910398529 A CN201910398529 A CN 201910398529A CN 111948260 A CN111948260 A CN 111948260A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sno
sensitive material
hydrogen
powder
preparing
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
CN201910398529.6A
Other languages
English (en)
Inventor
刘昕
陈川
孙亮
祝志祥
阮圣平
刘主光
易永利
黄继来
马光
韩钰
陈新
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.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Global Energy Interconnection Research Institute
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Global Energy Interconnection Research Institute
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 State Grid Corp of China SGCC, State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd, Global Energy Interconnection Research Institute filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201910398529.6A priority Critical patent/CN111948260A/zh
Publication of CN111948260A publication Critical patent/CN111948260A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (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)

Abstract

本发明提供了一种氢气敏感材料及其制备方法和应用，所述材料为表面以Au修饰的高结晶度的SnO2规则十二面体，所述SnO2的直径为180‑250nm，所述SnO2的工作温度在200‑260℃。其制备方法包括：于无水乙醇和去离子水的混合溶剂中依次添加氯化锡、PVP和HCl溶液后搅拌得前驱体溶液；将所述前驱体溶液超声分散后置于反应釜中反应后冷却至室温，得到中间产物；离心清洗所述中间产物后，干燥得SnO2粉末；均匀分散所述SnO2粉末后加入氯金酸和氨水，水浴加热后依次经离心清洗、烘干干燥和煅烧，得到Au修饰的SnO2规则十二面体。本发明提供的氢气敏感材料制备的电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器，大大提高了氢气气敏传感器的灵敏度、稳定性和工作效率。

Description

一种氢气敏感材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种气敏元件，具体涉及一种氢气敏感材料及其制备方法和应用。
背景技术
一些大型城市、沿海地区和离岸岛屿的用电负荷不断增涨，电网供电可靠性要求不断提高，给电力设备状态的检修工作提出了更高的要求。作为电力设备状态检修工作基础的状态检测，是通过对各类状态检测数据的综合分析获知的，准确掌握设备实际运行状态，制定科学合理的设备检修策略，是状态检修工作的前提。
电力系统中，高温高电压等因素激励引发的化学反应常伴有氢气产生，产生的氢气是发生故障的标志性气体，一般用电器设备检测，其中检查的重要指标是氢气的浓度。
目前一般用氢气气敏传感器检测氢气的浓度，其原理是通过化学吸附检测氢气含量，氢气敏感材料在吸附氢气后电学性能会发生改变，从而导致相应电路敏感元件输出的信号发生变化，根据这一变化计算出氢气的浓度。
但现有的氢气气敏传感器，其灵敏度和稳定性低，无法满足电力设备对氢气检测的需求，作为氢气气敏传感器的重要构成的现有氢气敏感材料，其响应恢复速度慢、制备方法繁琐和制备成本高昂。
因此，需要提供一种响应恢复速度快、制备方法简单且制备成本低的氢气敏感材料，制备稳定性好、灵敏度高和成本低的氢气气敏传感器。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供一种氢气敏感材料及其制备方法，所述材料的响应恢复速度快、制备方法简单且制备成本低，将其作为电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器的应用，大大提高了氢气气敏传感器的灵敏度、稳定性和工作效率。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种氢气敏感材料，所述材料为高结晶度的SnO2，所述SnO2为表面以Au修饰的规则十二面体，所述SnO2的直径为180-250nm，所述SnO2的工作温度控制在200-260℃。
一种所述的氢气敏感材料的制备方法，包括如下步骤：
1)配置前驱体溶液：
于无水乙醇和去离子水的混合溶剂中依次添加氯化锡、PVP和HCl溶液后搅拌15-30min获得前驱体溶液；
2)制备SnO2粉末：
2-1将所述前驱体溶液超声分散后置于反应釜中反应后冷却至室温，得到中间产物；
2-2离心清洗所述中间产物后于60-80℃干燥20-30h，得到SnO2粉末；
3)获取Au修饰的SnO2规则十二面体：
于15-22mL去离子水中均匀分散所述SnO2粉末后加入氯金酸和氨水，水浴加热2-5h 后依次经离心清洗、烘干干燥和煅烧，得到Au修饰的SnO2规则十二面体。
优选的，所述步骤1中无水乙醇和去离子水的体积比为1:1.
优选的，所述步骤1中氯化锡和PVP的质量分别为0.5-1.0g和0.5-1.2g，所述HCl溶液的体积为0.7-1.2ml。
优选的，所述步骤1中混合溶剂的体积为10-20ml。
优选的，所述步骤2-1中的反应温度和反应时间分别为170℃和15h。
优选的，所述步骤2-2中离心清洗的试剂为去离子水和乙醇。
优选的，所述步骤3中氯金酸和氨水的加量分别为0.010-0.025mmol和0.5-1.5mL。
优选的，所述步骤3中水浴加热和烘干干燥的温度分别为60-90℃和60-80℃。
所述的一种氢气敏感材料作为电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器的应用。
与最接近的现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明提供的氢气敏感材料是一种表面以Au修饰的高结晶度的规则十二面体SnO2，具有快速的响应恢复速度的特点，于230℃的工作温度下，对100ppm浓度氢气的响应值为16.07，且在10s内即可完成响应恢复过程。
2、本发明所述的氢气敏感材料的制备方法简单，制备成本低廉。
3、本发明提供所述氢气敏感材料作为电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器的应用，大大提高了氢气气敏传感器的灵敏度、稳定性和工作效率。
附图说明
图1为本发明所述的氢气敏感材料的SEM图，其中a-d为表面未经Au修饰的SnO2规则十二面体，e-f为表面经Au修饰的SnO2规则十二面体；
图2为制备本发明所述氢气敏感材料的工艺流程图；
图3为本发明所述氢气敏感材料的响应恢复速度随温度变化的折线图。
具体实施方式
下面参照附图2的流程，以下述三个实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明：
实施例1
一种氢气敏感材料1：
所述材料为高结晶度的SnO2，所述SnO2为表面以Au修饰的规则十二面体；所述SnO2的直径为180nm；所述SnO2的工作温度200℃；所述的一种氢气敏感材料作为用于电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器。
如附图2所示所述的氢气敏感材料的制备方法1，包括如下步骤：
1、配置前驱体溶液：
于10ml无水乙醇和去离子水的混合溶剂(无水乙醇和去离子水的体积比为1:1)中依次添加0.5g氯化锡、0.5gPVP和0.7mlHCl溶液后搅拌15min获得前驱体溶液；
2、制备SnO2粉末：
2-1将所述前驱体溶液超声分散后置于反应釜中，于170℃下反应15h后冷却至室温，得到中间产物；
2-2以去离子水和乙醇离心清洗所述中间产物后于60℃干燥20h，得到SnO2粉末；
3、获取Au修饰的SnO2规则十二面体：
于15mL去离子水中均匀分散所述SnO2粉末后加入0.010mmol氯金酸和0.5ml氨水，于60℃水浴加热2h后依次经离心清洗、60℃下烘干干燥和300℃下煅烧，得到Au修饰的SnO2规则十二面体。
实施例2
一种氢气敏感材料2：
所述材料为高结晶度的SnO2，所述SnO2为表面以Au修饰的规则十二面体；所述SnO2的直径为220nm；所述SnO2的工作温度230℃；所述的一种氢气敏感材料作为电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器的应用。
所述的氢气敏感材料的制备方法2，包括如下步骤：
1、配置前驱体溶液：
于16ml无水乙醇和去离子水的混合溶剂(无水乙醇和去离子水的体积比为1:1)中依次添加0.8g氯化锡、0.9gPVP和1.0mlHCl溶液后搅拌24min获得前驱体溶液；
2、制备SnO2粉末：
2-1将所述前驱体溶液超声分散后置于反应釜中，于185℃下反应14h后冷却至室温，得到中间产物；
2-2以去离子水和乙醇离心清洗所述中间产物后于70℃干燥27h，得到SnO2粉末；
3、获取Au修饰的SnO2规则十二面体：
于18mL去离子水中均匀分散所述SnO2粉末后加入0.017mmol氯金酸和1.1ml氨水，于78℃水浴加热3.5h后依次经离心清洗、72℃下烘干干燥和360℃下煅烧，得到Au修饰的SnO2规则十二面体。
实施例3
一种氢气敏感材料3：
所述材料为高结晶度的SnO2，所述SnO2为表面以Au修饰的规则十二面体；所述SnO2的直径为250nm；所述SnO2的工作温度260℃；所述的一种氢气敏感材料作为电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器的应用。
所述的氢气敏感材料的制备方法3，包括如下步骤：
1、配置前驱体溶液：
于20ml无水乙醇和去离子水的混合溶剂(无水乙醇和去离子水的体积比为1:1)中依次添加1.0g氯化锡、1.2gPVP和1.2mlHCl溶液后搅拌30min获得前驱体溶液；
2、制备SnO2粉末：
2-1将所述前驱体溶液超声分散后置于反应釜中，于200℃下反应16h后冷却至室温，得到中间产物；
2-2以去离子水和乙醇离心清洗所述中间产物后于80℃干燥30h，得到SnO2粉末；
3、获取Au修饰的SnO2规则十二面体：
于22mL去离子水中均匀分散所述SnO2粉末后加入0.025mmol氯金酸和1.5ml氨水，于90℃水浴加热5h后依次经离心清洗、80℃下烘干干燥和400℃下煅烧，得到Au修饰的SnO2规则十二面体。
如图3所示，本发明实施例3提供的氢气敏感材料的最佳工作温度为230℃，此温度下该氢气敏感材料对100ppm浓度氢气的响应值为16.07，且在10s内即可完成响应恢复过程。
图1所示的6幅图,与a-d三幅表面未经Au修饰的SnO2规则十二面体的SEM图比，e-f表面经Au修饰的三幅SnO2规则十二面体，具有快速的响应恢复速度的特点，于230℃的工作温度下，对100ppm浓度氢气的响应值为16.07，且在10s内即可完成响应恢复过程的优异性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢气敏感材料，其特征在于，所述材料为高结晶度的SnO2，所述SnO2为表面以Au修饰的规则十二面体，所述SnO2的直径为180-250nm，所述SnO2的工作温度为200-260℃。
2.权利要求1的一种氢气敏感材料，其特征在于，结晶度大于80％的SnO2，所述SnO2的工作温度为230-260℃。
3.一种如权利要求1所述的氢气敏感材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)室温下，于体积比为1:1的无水乙醇和去离子水的10～20mL混合溶剂中，加入0.5～1.0g的氯化锡(SnCl4·5H2O)和0.5～1.2g的PVP后再加入0.7～1.2mL的HCl，搅拌15～30分钟得前驱体溶液；
2)将所述前驱体溶液于170℃～200℃的反应釜中反应12～16小时后，冷却至室温，得到中间产物；
3)于60-80℃下，对用去离子水和乙醇离心清洗的所述中间产物干燥20-30h，得到SnO2粉末；
4)将所述SnO2粉末均匀分散于15-22mL去离子水中后加入氯金酸和氨水，70～85℃下水浴加热2-5h后经离心清洗、烘干和煅烧，得到Au修饰的SnO2规则十二面体。
4.如权利要求3所述的氢气敏感材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中氯化锡和PVP的质量分别为0.8g和1.0g，所述HCl溶液的体积为1.0ml。
5.如权利要求3所述的氢气敏感材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中混合溶剂的体积为15ml。
6.如权利要求3所述的氢气敏感材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的反应温度和反应时间分别为170℃和15h。
7.如权利要求3所述的氢气敏感材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中氯金酸和氨水的加量分别为0.010-0.025mmol和0.5-1.5mL。
8.如权利要求2所述的氢气敏感材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中水浴加热和烘干干燥的温度分别为60-90℃和60-80℃。
9.一种如权利要求1或2所述的氢气敏感材料作为制备电力设备在线监测系统的氢气气敏传感器的应用。
CN201910398529.6A 2019-05-14 2019-05-14 一种氢气敏感材料及其制备方法和应用 Pending CN111948260A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910398529.6A CN111948260A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种氢气敏感材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910398529.6A CN111948260A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种氢气敏感材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111948260A true CN111948260A (zh) 2020-11-17

Family

ID=73335643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910398529.6A Pending CN111948260A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种氢气敏感材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111948260A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100098593A1 (en) * 2008-10-16 2010-04-22 Apollo, Inc. Sensitive Materials for Gas Sensing and Method of Making Same
CN103553119A (zh) * 2013-10-29 2014-02-05 中国石油大学(华东) 一种铝掺杂二氧化锡花状微米球/纳米棒气敏材料的制备方法
CN105928983A (zh) * 2016-06-17 2016-09-07 吉林大学 一种乙炔气体传感器及其制备方法
CN107228927A (zh) * 2017-06-22 2017-10-03 云南大学 一种高灵敏度甲烷气体敏感材料及其制备方法与应用
CN108160091A (zh) * 2018-01-10 2018-06-15 中国海洋大学 混合价态锰氧化物/磷酸银光催化剂的制备方法和应用
CN108328649A (zh) * 2018-04-12 2018-07-27 北京理工大学 一种硫掺杂二氧化锡纳米材料、气敏元器件及制备方法
CN108627550A (zh) * 2018-05-18 2018-10-09 南京工业大学 一种SnO2掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法与应用
CN108918633A (zh) * 2018-07-02 2018-11-30 北京镭硼科技有限责任公司 Pd-SnO2纳米复合材料制备及在氢气传感器的应用
CN109650451A (zh) * 2019-01-03 2019-04-19 天津费加罗电子有限公司 用于丙酮气敏传感器的钨酸铬气敏材料的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100098593A1 (en) * 2008-10-16 2010-04-22 Apollo, Inc. Sensitive Materials for Gas Sensing and Method of Making Same
CN103553119A (zh) * 2013-10-29 2014-02-05 中国石油大学(华东) 一种铝掺杂二氧化锡花状微米球/纳米棒气敏材料的制备方法
CN105928983A (zh) * 2016-06-17 2016-09-07 吉林大学 一种乙炔气体传感器及其制备方法
CN107228927A (zh) * 2017-06-22 2017-10-03 云南大学 一种高灵敏度甲烷气体敏感材料及其制备方法与应用
CN108160091A (zh) * 2018-01-10 2018-06-15 中国海洋大学 混合价态锰氧化物/磷酸银光催化剂的制备方法和应用
CN108328649A (zh) * 2018-04-12 2018-07-27 北京理工大学 一种硫掺杂二氧化锡纳米材料、气敏元器件及制备方法
CN108627550A (zh) * 2018-05-18 2018-10-09 南京工业大学 一种SnO2掺杂ZnO的氢气传感材料的制备方法与应用
CN108918633A (zh) * 2018-07-02 2018-11-30 北京镭硼科技有限责任公司 Pd-SnO2纳米复合材料制备及在氢气传感器的应用
CN109650451A (zh) * 2019-01-03 2019-04-19 天津费加罗电子有限公司 用于丙酮气敏传感器的钨酸铬气敏材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103558261B (zh) 一种室温氢气传感器的制备方法
CN104118904B (zh) 三维空心多级结构氧化锡气敏材料的制备方法及其应用
CN103364463A (zh) 一种基于还原氧化石墨烯的pH传感器及PH值检测方法
CN105527325A (zh) 一种基于二氧化锡/类石墨烯二硫化钼薄膜的湿度传感器
CN109828009B (zh) 一种基于金属氧化物半导体薄膜材料的h2s气体传感器及其制备方法
CN110040766B (zh) 高抗湿性的纳米气敏材料的制备方法和气敏传感器
CN116297773A (zh) 一种微体系液栅型场效应传感芯片及其制作方法和应用
CN111948260A (zh) 一种氢气敏感材料及其制备方法和应用
CN103058173A (zh) 纳米金属氧化物功能化碳纳米管的制备方法及气体传感器
CN107991364A (zh) 一种固态离子选择性电极及其制备和应用
CN106680336A (zh) 还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜的制备及其应用于no2气体监测
CN108303494B (zh) 立杆式大气环境监测装置
CN106645311A (zh) 一种硫化氢在线检测装置
CN107867715B (zh) 用于低浓度二氧化氮检测的二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用
CN116873973A (zh) La0.5Li0.5TiO3/CuO纳米材料及MEMS醋酸丙酯传感器和制备方法
CN108802117B (zh) 一种基于锡泥改性制备酒精气敏材料的方法及应用
CN107643334B (zh) 电化学生物传感用自清洁电极
CN104990959A (zh) 一种铜和氧化锡复合的硫化氢气敏材料的制备方法
CN109115841A (zh) 一种氧化石墨烯包覆氧化锡量子点气敏材料及其制备方法
CN114956010A (zh) SnO2-MoSe2复合材料的制备方法、MEMS二氧化硫传感器及其应用
CN110026227B (zh) 一种铬掺杂二氧化钛纳米管-氨基修饰氧化石墨烯复合材料及其制备方法与应用
CN112858424A (zh) 一种同时检测铅、镉离子的复合物修饰电极的制备方法
CN102953059A (zh) 氧化锌掺杂二氧化钛基的丙酮气敏传感器制备方法
CN106996946B (zh) 氮掺杂圆形碳片与锡氧化物复合材料及其制备方法和应用
CN103018399B (zh) 测定太阳能电池用银浆银含量的检测方法

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