[发明专利]一种氧敏感性半导体氧化物纳米材料的制备及其应用

说明书

本发明公布了一种氧敏感性半导体氧化物纳米材料的制备及其应用。在无氧条件下，使含有B‑B键的联硼有机化合物负载在纳米TiO₂和/或纳米ZnO颗粒上，得到含Ti³⁺的蓝色TiO₂和/或含Zn⁺的蓝色ZnO纳米材料。该制备方法简单、安全、高效，所制备的蓝色二氧化钛和/或氧化锌纳米材料对气氛中痕量的氧气有敏感的响应能力，可以作为氧检测剂，同时还可应用于光催化、能源储存转化等领域。

技术领域

本发明涉及半导体氧化物纳米材料的制备领域，特别涉及一种含Ti³⁺的蓝色TiO₂和含Zn⁺的蓝色ZnO纳米材料的制备方法，以及这种纳米材料的用途。

背景技术

以TiO₂、ZnO等氧化物为首的过渡金属氧化物半导体材料有优秀的热稳定性及物理化学性质，丰度高，毒性低，因此被广泛使用于生产生活中。通过对其进行修饰和调节，能够优化材料的性能，因此受到了研究者的广泛关注。比如通过一定的化学手段对半导体氧化物进行还原处理，能够改变元素的构成及化学计量比，进而调节材料的物理性质及化学性质。具体方法是：使TiO₂中形成部分Ti³⁺或者使ZnO中生成部分Zn⁺，或者使部分氧反应，降低材料中的氧元素含量。通常需要紫外光对TiO₂或者ZnO进行照射，或者在高温条件下使用强还原剂H₂等进行反应，使TiO₂中的Ti⁴⁺或者ZnO中的Zn²⁺还原为Ti³⁺或者Zn⁺，同时与材料中的氧元素反应，降低材料中的氧元素含量。

中国专利申请公开说明书CN 103482698 A描述了一种在室温条件下基于紫外光照射处理制备Ti³⁺的方法。该方法通过使用紫外光对含有20～40nm的金红石相TiO₂的乳浊液进行照射，得到含有Ti³⁺的蓝色TiO₂。

中国专利申请公开说明书CN 103191707 A描述了一种高温条件下使用金属单质在负压密闭系统中将TiO₂还原生成TiO_2-x(含有部分Ti³⁺)的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的蓝色TiO₂和/或ZnO纳米材料的制备方法，进一步的，利用所制备的蓝色TiO₂和/或ZnO纳米材料，提供一种对氧气进行简便、快捷和灵敏的检测方法。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧敏感性半导体氧化物纳米材料的制备方法，在无氧条件下，使含有B-B键的联硼有机化合物负载在纳米TiO₂和/或纳米ZnO颗粒上，得到含Ti³⁺的蓝色TiO₂和/或含Zn⁺的蓝色ZnO纳米材料。