[发明专利]一种In2O3纳米颗粒/MoO3纳米棒复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涉及一种In₂O₃纳米颗粒/MoO₃纳米棒复合材料的制备方法，属于先进纳米功能材料制备工艺技术领域。

背景技术

气体传感器所采用的气敏材料大多是金属氧化物半导体，它的工作原理是通过半导体氧化物表面吸附气体或者与气体发生反应而引起半导体电阻的变化来检测某一种或几种气体。由于半导体金属氧化物气体传感器具有较高的灵敏度、较快的响应恢复时间、电路及操作简单、价格低廉等众多优点，而被广泛的应用到医疗、航空、居家生活、气体排放检测等各个领域。在这些金属氧化物中，氧化钼是一种重要的n型半导体，它的禁带宽度约为2.39-2.9eV，是一种优良的气敏材料。为了提高氧化钼的气敏性能，控制微/纳米结构功能材料的形貌和结构是影响其应用性能的主要因素，许多人已经致力于在制备过程中控制材料的形貌和结构或者是开发新结构来实现性能的增强。近些年来，一维形貌的氧化钼由于其大的比表面积而成为气敏材料领域研究的热点。如E.Comini等（E.Comini,L.Yubao,Y.Brando,G.Sberveglieri,GassensingpropertiesofMoO₃nanorodstoCOandCH₃OH,Chem.Phys.Lett.407(2005)368-371.）通过在空气环境中用红外辐射加热Mo箔来合成棒状氧化钼，合成的氧化钼对乙醇和一氧化碳具有较高的灵敏度。尽管一维氧化钼纳米结构的气体传感器的应用前景的潜力，尽管一维氧化钼纳米结构的气体传感器具有广泛的应用前景，但是在实际应用中仍具有选择性差，工作温度高等缺点。

为了提高材料的气敏性能，我们可以使不同的带隙和能级的半导体材料之间形成异质结结构。在控制材料形貌的同时构建异质结结构，将使气敏性能得到提高。然而，这样一种重要的提高材料气敏性能的方法还没有得到充分的调查与研究。众所周知，In₂O₃是一种新型的气敏材料，与SnO₂、ZnO、Fe₂O₃等传统气敏材料相比，其具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性等优点。近年来，也有人研究关于In₂O₃异质结的课题，如L.N.Han等（L.N.Han,D.J.Wang,J.B.Cu,L.P.Chen,T.F.Jiang,Y.H.Lin,Studyonformaldehydegas-sensingofIn₂O₃-sensitizedZnOnanoflowersundervisiblelightirradiationatroomtemperature,J.Mater.Chem.22(2012)12915-12920.）发现基于氧化铟纳米粒子敏化的花状氧化锌气体传感器在可见光照射下对HCHO呈现出显著的响应。由此可以看出，设计和合成的氧化铟与氧化钼复合的气敏材料将具有重要的科学和实践意义。然而，就我们所知，氧化铟与氧化钼复合的气敏材料从未被报道过。因此在这项研究中，我们通过水热法制备氧化钼纳米棒并用颗粒状氧化铟装饰在氧化钼纳米棒上形成异质结结构并对其微观结构和气敏性能进行了系统研究。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种In₂O₃纳米颗粒/MoO₃纳米棒复合材料的制备方法。具有成本低，生产工艺简单，产率高，无环境污染，易于工业化大规模生产的特点。所得氧化铟与氧化钼复合的气敏材料的灵敏度相比于纯氧化钼得到一定程度的提高，可用于气体传感器等领域。实现本发明目的的技术方案是：一种In₂O₃纳米颗粒/MoO₃纳米棒复合材料的制备方法，其特征在于：以四水合钼酸铵，过氧化氢和浓硝酸为原料，经煅烧处理，水热反应，得到棒状氧化钼气敏材料；进而以硝酸铟为原料，在棒状氧化钼表面负载颗粒状氧化铟，最终得到In₂O₃纳米颗粒/MoO₃纳米棒复合的气敏材料。本方法生产工艺简单，所得气敏材料具有氧化铟与氧化钼构成的异质结结构，从而获得高灵敏度的新型气敏材料。具体合成步骤如下：

（1）称取一定量的四水合钼酸铵，在400-550°C下煅烧3-5h，得到氧化钼粉末；