[发明专利]一种镍掺杂氧化铟纳米颗粒及其制备方法与应用

说明书

本发明属于电子核心产业领域，涉及气敏陶瓷材料技术，具体涉及一种镍掺杂氧化铟纳米颗粒及其制备方法与应用。镍掺杂氧化铟纳米颗粒由氧化铟组成纳米颗粒，镍掺杂在氧化铟的晶格中。其制备方法为将铟源、镍源与有机配体进行溶剂热反应获得In/Ni双金属MOF前驱体，In/Ni双金属MOF前驱体进行退火处理获得镍掺杂氧化铟纳米颗粒；其中，铟源的摩尔量大于镍源摩尔量。采用本发明提供的镍掺杂氧化铟纳米颗粒制备气敏元件对NOsubgt;2/subgt;气体具有选择性好、灵敏度高、检测限度低、响应恢复速度快等优点。

技术领域

本发明属于电子核心产业领域，涉及气敏陶瓷材料技术，具体涉及一种镍掺杂氧化铟纳米颗粒及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着工业发展和人类社会的不断进步，石油等化工原料的广泛使用会产生大量的污染气体，对大气环境和人类健康产生巨大危害，作为最主要的一种污染气体，二氧化氮(NO₂)是造成大气光化学污染的元凶之一，也是硝酸型酸雨的罪魁祸首。二氧化氮有毒害作用，而且当它随着雨水进入土壤会直接污染水体、土壤等，如果进入到人体则会对人体生命产生危害，主要损害呼吸道，引发支气管炎和慢性呼吸道等疾病。根据现行的《环境空气质量标准》(GB 3095-1996)，二氧化氮的日平均浓度二级标准限值是0.08mg/m³(39ppb)以保持良好的空气质量。因此为了更好的进行空气质量监控，设计出具有高选择性、快速响应恢复能力、高灵敏度以及较低检测限度的NO₂气体传感器具有有非常重要的意义。

电阻型气敏传感器作为最常见的一种气体检测方法，其工作原理是当气敏材料表面吸附NO₂后，NO₂在材料表面夺取电子，改变了材料表面的主要载流子浓度，进一步改变材料的电阻，通过记录材料接触NO₂前后的电阻值，间接确定NO₂的存在以及相应浓度。因此对于气敏材料而言，响应的提升主要在于材料表面NO₂的吸附量以及表面电子交换程度的增加，以往氧化铟基NO₂气敏材料已有许多研究，然而，发明人研究发现，现有氧化铟基NO₂气敏材料存在选择性差、响应恢复速度慢、灵敏度低、检测限度低等缺点。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种镍掺杂氧化铟纳米颗粒及其制备方法与应用，采用本发明提供的镍掺杂氧化铟纳米颗粒制备气敏元件对NO₂气体具有选择性好、灵敏度高、检测限度低、响应恢复速度快等优点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种镍掺杂氧化铟纳米颗粒，由氧化铟组成纳米颗粒，镍掺杂在氧化铟的晶格中。

本发明向氧化铟的晶格中掺杂镍，增加了氧化铟纳米颗粒的比表面积，同时增加镍元素的催化效应能够提供材料对NO₂的选择性、响应值以及响应恢复时间，大幅度提高材料的NO₂气敏性能。

另一方面，一种镍掺杂氧化铟纳米颗粒的制备方法，将铟源、镍源与有机配体进行溶剂热反应获得In/Ni双金属MOF前驱体，In/Ni双金属MOF前驱体进行退火处理获得镍掺杂氧化铟纳米颗粒；其中，铟源的摩尔量大于镍源摩尔量。