[发明专利]Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用，将碳酸氢铵置于三口烧瓶1中，并加入50mL水；将醋酸锌和六水合氯化钴置于三口烧瓶2中，并加入50mL水；醋酸锌可用等摩尔量的氯化锌或者硝酸锌代替；加热三口烧瓶2至一定温度后，加热三口烧瓶1，并将生成的气体通入三口烧瓶2的溶液中，反应生成沉淀；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥，待干燥完毕后，再置于马弗炉中进行焙烧，得到Co掺杂ZnO气敏纳米材料。本发明的优点在于：制备方法简单，反应温度较低，Co掺杂量可控；该发明制备的Co掺杂ZnO气敏纳米材料纯度高，尺寸均一，气敏响应和恢复时间较短。

技术领域

本发明属于金属氧化物纳米材料制备领域，具体涉及一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种宽禁带(3.37 eV)、较高激子结合能(60 meV)的多功能n型无机半导体材料，通常具有六方纤锌矿晶体结构，容易产生缺陷和进行杂质掺杂。ZnO由于其电阻率会随表面吸附气体种类和浓度的不同而变化，利用该性质可以检测气体的成分和浓度，对氧化性气体、还原性气体(如H2S、H2等)、有毒气体(如NH3) 等都具有一定的敏感性能。但是，单一的ZnO气体传感器仍有有工作温度高和选择性差等缺点。

掺杂金属元素在气敏反应过程中可作为催化剂能够提供表面活性点并优先吸附某种或某类目标气体分子，吸附的目标分子再与半导体表面结合后改变其电导性，从而实现对目标气体分子的检测，因此元素掺杂是提高半导体气敏传感器选择性和响应速度的重要方法。本发明采用沉淀法合成了Co掺杂ZnO气敏纳米材料，可控性强，提供了一种优质的气敏传感器材料的合成方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法。

本发明再一目的在于，提供一种上述制备方法获得的产品。

本发明再一目的在于，提供一种上述产品的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，利用醋酸锌和六水合氯化钴作为前驱体，利用碳酸氢铵分解产生的氨气和二氧化碳气体，通过调节前驱体的浓度、比例、反应温度等条件，制备Co掺杂ZnO气敏纳米材料，包括如下步骤：

(1)将碳酸氢铵置于三口烧瓶1中，并加入50mL水，得浓度为0.4~0.5g/mL碳酸氢铵溶液；

(2)将醋酸锌和六水合氯化钴置于三口烧瓶2中，并加入50mL水，所述醋酸锌的质量为0.4~0.6g，醋酸锌和六水合氯化钴的质量比为（80-100）：1；

(3)加热三口烧瓶2至温度不高于90℃后，加热三口烧瓶1至产生气体，并将生成的气体通入三口烧瓶2的溶液中，反应生成沉淀；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥，待干燥完毕后，再置于马弗炉中进行焙烧，得到Co掺杂ZnO气敏纳米材料。

本发明采用沉淀法合成了Co掺杂ZnO气敏纳米材料，可控性强，制备方法简单，反应温度较低， Co掺杂量可控。

其中，步骤(2)所述六水合氯化钴的质量为0.005~0.008g。

在上述方案基础上，步骤(2)所述的醋酸锌也可用等摩尔量的氯化锌或者硝酸锌代替。

步骤(3)所述三口烧瓶2较优的加热温度为70~90℃。

步骤(3)所述三口烧瓶1较优的加热温度为60~80℃。

步骤(3)所述反应生成沉淀时间为20min~40min。