[发明专利]一种基于玉米秸秆模板法制备金属氧化物多孔材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔材料的制备技术领域，尤其涉及一种基于玉米秸秆模板法制备金属氧化物多孔材料的方法。

背景技术

随着经济和科技水平的不断提高，人们对生活环境质量和生产安全也逐渐有了更高的要求。人们在生活中不可避免要接触到易燃、易爆、有毒的危险品，更可怕的是这种危险品往往因为无臭无味而不易察觉，如一氧化碳、甲烷等。在实验室和生产线也往往存在安全隐患，如氢气、硫化氢及一些易挥发的化合物。这些气体一旦泄露容易对人们的生产和生活带来灾难性的伤害，因此及时发现和处理可以有效避免事故的发生。气敏传感器可以方便快捷的对气体的特定成分进行检测，并以电信号的方式传输出来。目前，气敏传感器已经广泛应用在人们的日常生活、环境检测、安全生产等领域，例如检测室内烟雾浓度、检测大气质量、燃气检测、实时监测窑炉内燃烧气氛等，其中应用最多的是半导体气体传感器，具有测量范围广、灵敏度高、响应恢复时间短、性能稳定、制备简便、价格低廉等优点，主要可用来检测可燃性气体、有毒气体、呼出气体中的乙醇及丙酮、氢气以及人体口腔口臭等。半导体气体传感器通常采用金属氧化物材料做元件，传感器的信号由材料的半导体性质所决定。随着现代工业的发展，以及人们环保意识的提高，人们对大气监测传感器、气体传感器提出了更高的要求。由于气体传感器的核心部分是气敏材料，所以对气敏材料的研究就显得尤为重要。

自从20世纪50年代起，人们发现当气体吸附在某些半导体材料表面时会极大地改变半导体的电阻率，这些半导体材料通常作为气敏材料来使用。经过几十年的发展，已经开发出一大批较为成熟的敏感材料，常用的有SnO₂，TiO₂，ZnO，Fe₂O₃、NiO及In₂O₃等。

目前，金属氧化物多孔材料的合成方法主要包括沉淀法、溶胶凝胶法、固相合成法、水热(溶剂热)法等以及近年来开发的生物模板法。生物模板法是利用具备特定结构的生物大分子或组织为模板，利用生物自组装，通过物理、化学等方法合成新的纳米材料的方法。例如，CN103736442A公开了一种生物模板法制备多孔氧化铝复合材料的方法，使用不同的生物制备氧化铝。近年来，科学研究者所选择的模板生物体范围广泛，几乎涵盖了整个生物系统，包括植物模板比如树叶、木材、花粉、棉花、高粱秸秆、稻壳、竹子等，动物模板比如昆虫复眼、蝴蝶翅膀、蛋膜等，微生物模板比如细菌、酵母菌、硅藻等以及生物大分子如DNA等。许多生物模板，如微生物、动物等，虽然结构精巧，但资源有限、转化工艺复杂，而且很难实现大量制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于玉米秸秆模板法制备金属氧化物多孔材料的方法，玉米秸秆作为生物模板具有以下优势：数量大、可再生、成本低，并且大量制备的可操作性很强。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于玉米秸秆模板法制备金属氧化物多孔材料的方法，所述方法包括：

a)、预处理：将玉米秸秆去皮切薄片，干燥，将干燥后的秸秆用5％的稀氨水进行预处理；

b)、浸渍和干燥：将经过预处理的秸秆浸渍于金属盐溶液中24小时，洗净，在60℃的温度下干燥；浸渍和干燥重复进行两次；

c)、焙烧：将步骤b)中得到的样品进行焙烧得到秸秆分级结构的金属氧化物样品。

优选的，步骤b)中的金属盐溶液由：将金属盐固体溶于水中配制成金属盐的水或乙醇溶液的方法制备。

优选的，步骤b)中的金属盐溶液由，将17.85克Zn(NO₃)₂·6H₂O溶于200毫升的去离子水中，配制成0.3mol/L的Zn(NO3)2溶液作为金属盐溶液；

步骤b)浸渍和干燥中，将重量为1克进过预处理的秸秆浸渍于Zn(NO₃)₂金属盐溶液中24小时，然后用去离子水洗净，并于60℃烘箱中干燥；浸渍和干燥重复进行两次；

步骤c)焙烧中，将步骤b)中得到的样品在管式炉中以550℃的温度焙烧4小时，其中管式炉的升温速率为2℃/min，得到秸秆分级结构的ZnO样品。

优选的，步骤b)中的金属盐溶液由，将11.63克Ni(NO₃)₂·6H₂O溶于200毫升的去离子水中，配制成0.2mol/L的Ni(NO₃)₂溶液作为作为金属盐溶液；