[发明专利]一种五氧化二铌纳米线的大面积制备方法及其氢敏元件

摘要

本发明提出了一种五氧化二铌纳米线的大面积制备方法及其氢敏元件。具体是将裁剪为合适大小的Nb箔片严格清洗后经过弯曲或折叠处理，置于真空管式炉中严格控制热氧化过程的工艺条件(如Ar流量、O2流量、保温温度与时间等)，合成出大面积具有较高长径比的Nb2O5纳米线。该方法可实现在有限体积的炉管中大面积合成高长径比的Nb2O5纳米线，从而有效降低生产成本。利用该Nb2O5纳米线作为敏感材料，通过溅射制备Pt电极制作的氢敏元件具有尺寸小、功耗低等特点，在室温下对含氢气氛表现出较快的响应速率和较高的灵敏度，有望降低氢敏传感器的尺寸、功耗和生产成本。

主权项

一种用热氧化法大面积制备五氧化二铌纳米线的方法，其特征在于步骤为：一、Nb箔片的裁剪与清洗：1)将纯度＞99.99％、厚度0.25～0.35mm的Nb箔片裁剪为长方形；2)先后使用分析纯丙酮、分析纯无水乙醇和去离子水各超声清洗Nb箔片10‑30min，并在40‑60℃下空气中烘干；二、采用热氧化法，在Nb箔片表面氧化生长Nb2O5纳米线。具体流程及工艺条件如下：1)将裁剪和清洗后的Nb箔片平置、或弯曲或折叠后置于真空管式炉的炉管中，保证Nb箔片位于加热区中心位置；2)密封系统并抽真空至管内气压100±10torr，通入纯度＞99.999％的高纯Ar气作为保护气体并全程保持，Ar气流量10‑100sccm；3)升温过程：维持Ar气流入，以5‑10℃·min‑1的升温速率升温至700‑900℃；4)保温氧化过程：维持Ar气流入，保温700‑900℃并通入纯度＞99.999％的O2气进行氧化，氧化时间30‑120min，O2流量10‑100sccm；5)降温过程：关闭O2气及加热装置，在Ar气保护下自然冷却至室温；三、关闭Ar气并打开进气阀，待腔体内气压恢复至常压后打开密封装置，将样品取出，将样品取出，可获得在原材料Nb箔片上大面积均匀生长的直径为20‑30纳米，长度达10‑50微米的Nb2O5纳米线。