[发明专利]一种SnO2

说明书

本发明公开一种SnO₂/ZIF‑8复合气敏材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：(1)SnO₂预处理：按(0.1‑0.15)g：40mL的固液比将纳米SnO₂加入甲醇中，并进行超声分散，再将聚乙烯吡咯烷酮加入所得SnO₂悬浊液中，磁力搅拌24h，离心、洗涤、干燥后，再配制成2mg/mL SnO₂‑甲醇悬浊液，备用；(2)制备SnO₂/ZIF‑8复合材料：将Zn(NO₃)₂‑甲醇溶液、2‑甲基咪唑‑甲醇溶液加入SnO₂‑甲醇悬浊液，磁力搅拌反应24h后，将所得乳白色溶液进行离心分离，再用无水乙醇洗涤下层沉淀3‑4次，并收集白色产物；(3)产品干燥。本发明首次采用ZIF‑8对纳米SnO₂材料进行掺杂改性，ZIF‑8表面具有大量活性反应位点，可与甲酸特异性结合，同时，使其对纳米SnO₂提供具有较强的负载能力，提高复合稳定性。

技术领域

本发明涉及功能纳米材料制备技术领域，还涉及气体传感检测技术领域，具体涉及一种SnO₂/ZIF-8复合气敏材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着现代工业化生产的快速发展，传感器和传感技术进入了人们生活中的各个角落，而气敏传感器是一种检测装置，是人类认识世界重要的工具，为大家的生活提供了很多便利。工业发展中，生产出了各式各样的有毒的、有害的气体，这些气体直接或间接的被投放到我们生活环境中，严重危害着我们的健康。现在随着生态文明建设力度的加大，使得人们对自己所生活的环境有了更高的要求，也很难允许这些污染环境的毒害气体的存在。因此人们迫切的希望可以使用简单便捷的方式轻松检测出这些毒害气体。因此，开发研究出更加精确便捷的的气敏装置和传感技术也十分紧迫。因为种类单一的气敏材料某些时候无法满足实际的生产应用要求，所以需要研究通过更换不同材料、控制改变材料的形貌、添加不同物质进行材料改性，或者研究出多孔新型材料等方法，从材料的比表面积，测试时感应气体的面积和制造成本等方面，来提高传感器各项检测性能，如增长工作寿命，降低检测浓度下限，增强选择性和减少响应/恢复时间等。此外，目前开发出的气敏传感器主要应用于乙醇、甲醛、氢气、一氧化碳、二氧化硫、丙酮、挥发苯等气体，但是关于甲酸气敏材料的研究的相关报道还较为罕见。因此，开发出用于选择性检测甲酸的复合型气敏材料和传感器是亟待解决的技术问题，是现在重要的研究课题之一。

金属有机框架(MOFs)材料是一种由无机金属离子(如Zn²⁺、Zr⁴⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Ln⁴⁺、Co⁴⁺等等)或金属离子簇与有机配体通过配位作用形成的具有网络结构的多孔化合物。因MOFs具有很高的比表面积，大量孔位，丰富的金属位点，其结构可调，具有灵活性和多样性^]等特点，所以使用功能也具有多样性，因此被广泛应用在催化剂、气体分离、生物及医学、离子交换、储能、太阳能电池、传感器等多个领域，在传感材料方面有很大的可行性，是目前新材料性能研究的热点之一。类沸石咪唑骨架结构材料(ZIFs)是MOFs材料的一个分支，是由开放的晶体依照一定的规律陈列而成的一种新材料。ZIFs以Zn或Co为金属中心，和对位氮杂环的连接体配位形成四面体的三维结构。ZIFs材料具有很多优点：首先含有很多大小、形状均匀的用于气体扩散的孔道，所以对于一些较小尺寸的气体分子有很好的筛分作用；其次结构相对简单，在反应中改变金属离子或有机配体的种类就能合成出各种具有不同特殊性能的ZIFs材料；最后因为有机配体咪唑所形成阴离子配体的碱性较强，和金属离子配位变强，因此具有较高的机械性能。ZIFs在合成过程中溶剂和配体具有自组装特性、其结构多功能化以及表面可以灵活调控使之在吸附剂(气体分离和存储)，离子交换剂(去除离子和水软化)，催化剂和传感器等方面具有宽阔的应用前景。目前，通过修饰制备功能化ZIFs材料也是该方向研究的热点之一。