[发明专利]一种三价镍掺杂氧化钨中空微球及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种三价镍掺杂氧化钨中空微球的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

向钨源和表面活性剂的混合水溶液中加入钙源，搅拌均匀后，进行水热反应，制得钨酸钙中空微球材料；

将钨酸钙中空微球材料加入酸溶液中进行反应，得到前驱体材料，将前驱体材料退火处理，得到氧化钨中空微球；

向镍盐的乙醇溶液中加入氧化钨中空微球，继续搅拌，直至乙醇溶剂蒸发完全；

蒸发结束后，对所得产物进行退火处理，制得三价镍掺杂的氧化钨中空微球。

2.根据权利要求1所述的三价镍掺杂氧化钨中空微球的制备方法，其特征在于：所述钨源选自Na₂WO₄·2H₂O、Na₂WO₄·xH₂O或Na₃PO₄·12WO₃·18H₂O；

所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或月桂基硫酸钠；

钙源选自CaCl₂或Ca(NO₃)₂；

镍源选自Ni(CH₃COO)·4H₂O、NiCl₂·6H₂O或Ni(NO₃)₂·6H₂O。

优选的，钨源和表面活性剂的摩尔比为1:0.2-0.6。

3.根据权利要求1所述的三价镍掺杂氧化钨中空微球的制备方法，其特征在于：氧化钨中空微球与镍盐的质量比为1:0.01-0.05。

4.根据权利要求1所述的三价镍掺杂氧化钨中空微球的制备方法，其特征在于：所述酸溶液选自HNO₃、HCl、H₂SO₄和H₃PO₄中的一种、两种或多种的混合物；

优选的，所述酸溶液中H⁺的浓度为1-3mol/L。

5.根据权利要求1所述的三价镍掺杂氧化钨中空微球的制备方法，其特征在于：钨源和表面活性剂的混合水溶液搅拌混匀的时间为10-90min；向钨源和表面活性剂的混合水溶液中加入钙源后的搅拌时间为20-240min。

6.根据权利要求1所述的三价镍掺杂氧化钨中空微球的制备方法，其特征在于：水热反应的温度为100-200℃，时间为2-30h；

优选的，水热反应的温度为120-180℃，时间为18-24h；

优选的，退火的温度为400-600℃，时间为1.5-4.5h；

优选的，退火温度为450-550℃，时间为2-3h；

优选的，乙醇溶剂蒸发的温度为60-150℃，时间为2.5-5.5h；

优选的，乙醇溶剂蒸发的温度为90-140℃，时间为3.5-4.5h。

7.一种三价镍掺杂氧化钨中空微球，其特征在于：由权利要求1-6任一所述制备方法制备而成，中空微球的球壳由无序分布的纳米片组成。

8.一种气敏元件，其特征在于：包括导电基体和气敏层，所述导电基体为设置有金导电层的陶瓷基片，气敏层附着于金导电层上，所述气敏层的气敏材料为权利要求7所述三价镍掺杂氧化钨中空微球。

9.权利要求8所述气敏元件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

将三价镍掺杂氧化钨中空微球材料与水按质量比为1:1.5-5制成均匀浆料，然后将浆料涂覆在带有金导电层的陶瓷基片上，烘干，得到三价镍掺杂氧化钨中空微球的气敏元件。

烘干温度为60-150℃，烘干时间为8-12h。

10.权利要求7所述三价镍掺杂氧化钨中空微球或权利要求8所述气敏元件在进行气敏检测中的应用。