[发明专利]一种花状三氧化钨多级纳米材料的制备方法及其三乙胺气体传感器和用途

说明书

本发明公开了一种花状三氧化钨多级纳米材料及其制备方法和用途。本发明还提供了基于该花状三氧化钨多级纳米材料的气体传感器，包括其制备方法及用途。其中，花状三氧化钨多级纳米材料由简单环保的声化学法制备，所得花状三氧化钨多级纳米材料可应用于三乙胺气体的高效检测。本发明基于花状三氧化钨多级纳米材料的三乙胺气体传感器，其具有优异的灵敏度、超快的响应速度、出色的选择性、可靠的长期稳定性和低的理论检测极限，表明这种基于新型花状三氧化钨多级纳米材料的气体传感器适用于高灵敏度地检测三乙胺气体，该花状三氧化钨多级纳米材料是检测三乙胺气体的潜在传感材料之一。

技术领域

本发明涉及气体传感技术领域，尤其涉及一种花状三氧化钨多级纳米材料、三乙胺气体传感器及制备方法和应用。

背景技术

在工业生产中，三乙胺作为一种重要原料被广泛应用于为有机溶剂、防腐剂、催化剂和合成染料。然而，三乙胺对人体的呼吸道有强烈刺激性，可能引起人体的化学灼伤，肺水肿甚至导致人类死亡。另外，三乙胺与空气混合可以形成爆炸物，在接近火源时可能引起爆炸。安全健康管理局(OSHA)建议三乙胺在空气中的允许暴露浓度为10ppm。此外，三乙胺是一种鱼类及其他海产品腐烂过程中释放出来的有机胺气体，它的释放浓度与海鲜的新鲜度密切相关。因此，迫切需要开发出性能优异的三乙胺气体传感器，以实现在工业生产和日常生活中高效、快速、实时地检测三乙胺气体。

发展高灵敏和快速响应的新型气体传感器，对环境监测、人们的身体健康、军事、国防等具有重要的意义。目前，已开发出多种三乙胺气体传感器，诸如金属氧化物半导体传感器、光学传感器、催化发光传感器和导电聚合物传感器。其中，基于金属氧化物半导体的气体传感器具有低成本和易于小型化等优势，是实现三乙胺气体实时监测的有利候选装置。

三氧化钨作为常用的金属氧化物半导体敏感材料之一，具有高的电子迁移率和优异的化学稳定性，在有毒气体监测领域受到了极大的关注。然而，许多基于三氧化钨的气体传感器的灵敏度和响应速度有待进一步改善。调节敏感材料的物理特性，如形貌、晶粒尺寸和孔隙等，是有效调控材料的气体传感性能的途径。

本领域的技术人员致力于开发新型花状三氧化钨多级纳米材料，以实现对三乙胺气体快速、灵敏、可重复的检测。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决现有半导体气体传感器对三乙胺响应灵敏度不高、响应速度慢、检测极限不达标和工作温度偏高等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型的花状三氧化钨多级纳米材料，充分利用其结构优势来实现对危险气体快速、高敏感地检测。花状三氧化钨多级纳米材料，其较少的团聚、较大的孔隙和较大的表面积为气体分子提供了吸附和扩散通道，促进气体分子的吸附和扩散过程，有助于实现高灵敏度、快速检测三乙胺气体。

本发明提供了一种花状三氧化钨多级纳米材料，所述花状三氧化钨多级纳米材料是由纳米片组装而成的多级结构，所述花状三氧化钨多级纳米材料的直径小于1.0μm，所述纳米片的厚度小于7nm。

本发明提供了一种花状三氧化钨多级纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1-1，将盐酸和去离子水混合、搅拌、超声得到盐酸溶液；

步骤1-2，将二硫化钨粉末加入步骤1-1所述盐酸溶液，超声混合均匀得到二硫化钨分散液；

步骤1-3，将过氧化氢溶液逐滴加入上述步骤1-2得到的所述二硫化钨分散液，利用声化学法进行制备、后处理，得到花状三氧化钨多级纳米材料粗产品；

步骤1-4，将步骤1-3得到的所述三氧化钨多级纳米材料粗产品进行干燥、煅烧后得到花状三氧化钨多级纳米颗粒。

进一步地，步骤1-1中，所述盐酸为质量分数37.5％的浓盐酸，所述盐酸与所述去离子水的体积比为1：1。