[发明专利]异质结二氧化锡气敏材料的制备方法及其产品和应用

说明书

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，涉及一种异质结二氧化锡气敏材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

在半导体气敏材料研究领域，氧化锡（SnO₂）因其易于调控，选择性强、稳定性好、灵敏度高等优点，长期成为研究热点。SnO₂纳米气敏材料的气敏机理可以用耗尽层模型进行解释。SnO₂表面的氧空穴可以成为导带的电子授体，从而使该材料成为n型半导体。在实际应用中，通过形成pn结可以提高其气敏性能。文献“Fabrication of SnO₂–SnO nanocomposites with p–n heterojunctions for the low-temperature sensing of NO₂ gas”（Nanoscale, 2015, 7, 12133），通过制备SnO₂–SnO复合材料形成pn结，对NO₂气体有良好的气敏性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种异质结二氧化锡气敏材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的异质结二氧化锡气敏材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种异质结二氧化锡气敏材料的制备方法，其特征在于利用金属Li的还原性，将SnO₂表面还原形成一层SnO层，以获得SnO₂/SnO异质结，包含以下步骤：

（1）在真空手套箱中，将一定量金属锂溶解于胺类溶剂中形成溶液；

（2）将5g纳米SnO₂加入100ml步骤（1）所述溶液中，搅拌1-5分钟；

（3）将上述溶液进行抽滤，再用酒精、稀盐酸和去离子水进行清洗，在60℃下烘干，得到异质结二氧化锡气敏材料。

步骤（1）中所述胺类溶剂包括乙二胺、1,3- 丙二胺和/或1,4- 丁二胺。

步骤（1）中所述溶液浓度为0.01-0.2mol/L。

本发明提供一种异质结二氧化锡气敏材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种异质结二氧化锡气敏材料在三甲胺气体检测中的应用。

本发明利用金属Li的还原性，将SnO₂表面还原形成一层SnO层，以获得SnO₂/SnO异质结，大幅度降低了响应温度，提升了灵敏度。该材料通过对SnO₂表面进行还原，形成SnO₂/SnO异质结，对三甲胺气体检测敏感度高，选择性好，可大幅提高SnO₂纳米材料的气敏性能，且制备工艺简单，制备的成本低，具有较为广泛的应用价值。

附图说明

图1为实施例1所制备的异质结SnO₂纳米颗粒的SEM图片；

图2为实施例1所制备的异质结SnO₂纳米颗粒的气敏性能图。

具体实施方式

实施例1

一种异质结二氧化锡气敏材料的制备方法，利用金属Li的还原性，将SnO₂表面还原形成一层SnO层，以获得SnO₂/SnO异质结，依序以下步骤：

（1）在真空手套箱中，将金属锂溶解于乙二胺，配制成0.1mol/L浓度的溶液；

（2）将5g纳米SnO₂加入100ml步骤（1）所述溶液中，搅拌2分钟；

（3）将上述溶液进行抽滤，再用酒精、稀盐酸和去离子水进行清洗，在60℃下烘干，得到异质结二氧化锡气敏材料。本实施例所制备的异质结SnO₂纳米颗粒的SEM图片如图1所示。

该异质结SnO₂纳米颗粒产品的分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上，测试对不同浓度对三甲胺的响应，工作温度为140 ℃。其气敏性能如图2所示。

实施例2

（1）在真空手套箱中，将一定量金属锂溶解于1,3- 丙二胺，形成0.2mol/L溶液；

（2）将5g纳米SnO₂加入100ml步骤（1）所述溶液中，搅拌5分钟；

（3）将上述溶液进行抽滤，再用酒精、稀盐酸和去离子水进行清洗，在60℃下烘干，得到异质结二氧化锡气敏材料。

实施例3