[发明专利]一种Al掺杂分等级结构二硫化锡气敏材料的制备方法

说明书

一种Al掺杂分等级结构二硫化锡气敏材料的制备方法。本发明属于气敏材料领域，具体涉及一种Al掺杂花状分等级结构SnS₂气敏材料的制备方法。本发明目的是为了解决现有基于无机二维层状SnS₂纳米材料的NO₂传感器不能室温工作的问题。方法：以五水四氯化锡为锡源，硫脲为硫源，九水合硝酸铝为铝源，以乙二醇为溶剂，通过一步微波加热的方法合成Al掺杂的花状分等级结构SnS₂。将本发明制得的Al掺杂花状分等级结构SnS₂制成气敏传感器，该气敏传感器可在室温下检测ppb浓度级别的NO₂，灵敏度高，安全便携，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于气敏材料领域，具体涉及一种Al掺杂分等级结构二硫化锡气敏材料的制备方法。

背景技术

二氧化氮(NO₂)是工业燃料燃烧和机动车尾气排放过程中产生的一种常见有毒有害气体，是产生酸雨和引发光化学烟雾的主要原因之一，除了对环境造成污染，它还威胁着人类的健康，当其浓度超过1ppm时，就会引发呼吸道疾病进而对呼吸系统造成严重损害，因此，对各种环境条件下的NO₂进行实时在线监测具有重要意义。在多种类型气体传感器中，半导体传感器因具备成本低、方法简便、器件体积小、可集成等优点而备受关注。而半导体气体传感器的核心部件是半导体气敏材料，因此，设计并制备具有高效气敏性能的新型半导体材料对提高气体传感器的性能具有重要意义。

二硫化锡(SnS₂)是一种具有类石墨烯结构的二维纳米材料，同时具有较大的比表面积和较强的电负性，因对NO₂气体具有较好的选择性和较高的灵敏度而引起科研工作者的关注，但是目前纯SnS₂的气体传感器还需要在120℃下工作(ACS Nano,2015,9,10313.)，虽然现有方法可以在提高传感器灵敏度的同时降低工作温度，但是传感器仍需在80℃下工作，导致传感器功耗较高，制备复杂，且加热电流的副作用可能导致对元件自身造成损耗，因此发展可室温工作的基于SnS₂的气体传感器具有重要意义。

发明内容

本发明是为了解决现有基于无机二维层状SnS₂纳米材料的NO₂传感器不能室温工作的问题，而提供一种Al掺杂分等级结构二硫化锡气敏材料的制备方法。

本发明一种Al掺杂分等级结构二硫化锡气敏材料的制备方法按以下步骤进行：

一、将五水四氯化锡在电磁搅拌条件下加入到乙二醇溶液中，待五水四氯化锡溶解后，得到混合溶液，在电磁搅拌条件下向混合溶液中加入硫脲和九水合硝酸铝，磁力搅拌10min～40min后得到反应液；所述五水四氯化锡、硫脲和九水合硝酸铝的摩尔比为1:(1.5～4)：(0.01～0.05)，所述混合溶液中五水四氯化锡的浓度为0.03～0.6mol/L；

二、将步骤一得到的反应液装入微波管中，在温度为170℃～190℃的条件下反应10min～30min后离心分离，离心所得产物先采用乙醇清洗3～5次，再采用去离子水清洗3～5次，放入真空干燥箱干燥，最终得到Al掺杂分等级结构SnS₂气敏材料。

本发明的有益效果：

1、本发明采用一步微波法制备了Al掺杂分等级结构SnS₂气敏材料，通过调控九水合硝酸铝加入的量可调控分等级结构SnS₂的导电能力，实现室温NO₂响应。