[发明专利]一种氧化铝/氧化锡纳米纤维复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机纳米氧化物纤维及其制备方法，具体为一种氧化铝/氧化锡纳米纤维复合膜的制备技术领域。

背景技术

工业革命大大提高了劳动生产率，丰富了人们的物质文化生活的同时，也带来了严重的环境问题。近年来酸雨，温室效应，臭氧层破坏等威胁着人类的生存，引起全社会的关注。例如：空气中的NOx，SOx和HCl引起酸雨；CO₂，CH₁，NO₂，O₃和碳氟化合物(氟里昂)产生温室效应；碳氟化合物和卤化碳造成臭氧层破坏；NH₃，H₂S产生刺鼻的气味。因此，开发这些环境保护用气体传感器，已成为人人关心的热门话题，尤为性能优良、高灵敏度气敏传感材料研究势在必行。

气敏材料是一种功能材料，此类材料遇到特定的气体时，在一定条件下其物理化学性质将随外气体种类、浓度变化发生一定的变化。国外30年代开始研究气敏材料，随着现代社会对易燃、易爆、有毒、有害气体检测、控制、报警的要求越来越高，气材料的性能和种类均得到了一定的发展。目前研究的气敏材料主要是金属氧化物半导体。1962年日本的田口尚义发现SnO₂粉末对各种可燃性气体非常敏感，即在各种不同的可燃性气体中SnO₂的电导率不同，根据这一特性制成了实用的可燃性气体传感器；1968年日本费加罗公司推出了第一批SnO₂半导体可燃性气体传感器商品。由于氧化锡在低温时具有较高的表面分散性和高温时具有较高的分压而导致低致密化，使得具有低烧结性能，正是这种低烧结性能使得它们主要应用于制造气敏元件中的多孔器件和催化剂，用于还原性有毒气体的催化降解和大气环境监测，特别是SnO₂纳米材料制成的传感器，具有灵敏度高、设计简单、重量轻和成本低的特点。

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。在纳米尺度下，物质出现表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应。利用纳米材料巨大的表面积、较高的表面活性等特性，使其成为传感器制造行业中最有前途的材料，可把传感器的性能提高到新水平，不仅体积小、速度快、精度高而且可靠性好。

随着纳米技术的发展，静电纺丝技术作为一种有效、实用的纳米纤维的制备方法，在纳米材料研究领域日益受到广泛的关注。静电纺丝是目前制备纳米纤维的最有效技术之一，成为近年来制备一维纳米材料的研究热点，其核心是使带电的纺丝溶液或熔体在电场中流动与变形，然后经溶剂的蒸发或熔体冷却而固化，得到纤维状物质。采用静电纺方法纺制纳米纤维膜呈三维立体多孔结构，孔径小、孔隙率大，具有极高的比表面积，将在高灵敏度气敏材料中具有良好的应用前景。

顾忠泽等在中国专利200610039720.4以聚乙烯吡咯烷酮/乙醇溶液与四水氯化锡/乙醇溶液共混高速搅拌制得纺丝液，采用静电纺丝法制备低密度二氧化锡激光靶材料。张阳等也采用聚乙烯醇和五水合四氯化锡为原料，采用静电纺丝制备出了氧化锡纳米纤维。康卫民等在中国专利200810153891.9中报道了采用聚乙烯吡咯烷酮和五水合四氯化锡为原料，并通过静电纺丝法制备出了纳米氧化锡纤维气敏膜材料。尽管目前关于静电纺纳米氧化锡纳米纤维研究较多，但不管采用哪种纺丝液，该材料存在一个致命的缺点在于，纯氧化锡纳米纤维的断头多，力学性能极差，很难获得完整的氧化锡纳米膜，而基本上是由一些氧化锡纳米纤维碎片组成。