[发明专利]一种有序介孔氧化镍气体敏感纳米材料的制备方法有效
申请号: | 201610313779.1 | 申请日: | 2016-05-12 |
公开(公告)号: | CN106006764B | 公开(公告)日: | 2017-09-15 |
发明(设计)人: | 王新庆;李晓青;李丹萍;徐靖才;金顶峰;彭晓领;洪波;金红晓;葛洪良 | 申请(专利权)人: | 中国计量大学 |
主分类号: | C01G53/04 | 分类号: | C01G53/04;B82Y40/00;G01N27/00 |
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地址: | 310018 浙江省杭*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 有序 氧化 气体 敏感 纳米 材料 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种有序介孔氧化镍(NiO)气体敏感纳米材料的制备方法,可应用于对丙酮等可燃性气体的监测和报警。
背景技术
目前,半导体金属氧化物气敏传感器在气体监测、保险警报等许多领域广泛应用。其中,NiO是一种直接带隙宽禁带P型半导体纳米材料,室温下的禁带宽度为3.6eV-4.0eV之间,气敏传导机制为表面控制型。由于NiO特有的电子结构以及天然呈现P型导电等特点,使得它具有许多独特的性质,尤其是在透明导电、气敏、紫外探测、电致变色等领域显示出其广阔的应用前景。
纳米材料的气敏性能取决于其形状、平均尺寸和微观结构。到目前为止,大量研究集中在制备具有高气敏性能的纳米结构,其中包括一维纳米线、纳米棒、纳米管,二维纳米片和三维纳米花。2013年,Liyang Lin等[L.Y. Lin, T.M. Liu, B. Miao, W. Zeng, Synthesis of NiO nanostructures from 1D to 3D and researches of their gas-sensing properties, Mater. Res. Bull. 48 (2013) 449–454.]通过水热法制备氧化镍纳米线、纳米棒、纳米片和纳米球,比较了四种纳米结构对乙醇气体的气敏性能,发现,纳米线结构相对于其它三种纳米结构对乙醇气体具有更好的灵敏度。然而,通常使用的溶胶-凝胶法,水热法所制备的纳米气敏材料尺寸、形貌不均一,使得比表面积大大降低,从而影响材料对气体的灵敏度以及响应恢复时间。因而,如何提高对纳米气敏材料形貌的可控性,制备出具有高比表面积的气敏材料是目前气敏材料研究的重要方向。
发明内容
本发明根据有序介孔材料的结构特点制备有序介孔氧化镍气体敏感纳米材料,可将氧化镍纳米材料应用于监测丙酮等可燃性气体,对丙酮气体具有较高的灵敏度、较短的响应恢复时间。
有序介孔氧化镍气体敏感纳米材料在结构上复制有序介孔材料的孔道与孔壁,保证了氧化镍纳米材料尺寸、结构上的均一性和有序性,同时由于介孔结构的存在,大大提高了其比表面积。
模板复制法可以很好地控制氧化镍纳米材料的微观结构,保证其具有稳定、更加良好的气敏性能。
一种有序介孔氧化镍气体敏感纳米材料的制备方法,具体步骤如下:一、按照摩尔比为1:1~4:1的比例,将介孔二氧化硅模板材料SBA-15和Ni(NO3)2•6 H2O加入到正己烷溶剂中,充分搅拌至混合均匀,在常温下搅拌至粉末;二、将所得粉末放入马弗炉中230~290℃煅烧6~10 h,在孔道内得到氧化物前驱体;三、待样品冷却,用去离子水洗去模板外表面的Ni(NO3)2•6 H2O;四、将干燥后的样品置入马弗炉中500~750℃煅烧4-8 h;五、在60~80℃下用2~4 mol/L NaOH除掉二氧化硅模板;六、经去离子水清洗至中性后,采用离心分离技术去除上层浑浊液,干燥得到有序介孔NiO气体敏感纳米材料。
本发明的优点在于合成NiO气体敏感纳米材料在结构上完全复制了SBA-15的孔道和孔壁,通过除模板与离心分离技术,进一步得到更为分散的具有均一、有序的纳米结构。
附图说明
图1是具体实施方式1中制备的有序介孔NiO气体敏感纳米材料的XRD图;图2是具体实施方式1中制备的有序介孔NiO气体敏感纳米材料的N2物理吸附-脱附等温线;图3是具体实施方式1中制备的有序介孔NiO气体敏感纳米材料的S-t图。
具体实施方式
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