[发明专利]高气敏性能的多元复合金属氧化物、制备方法及应用

摘要

本发明公开了高气敏性能的多元复合金属氧化物、制备方法及应用，将p型半导体金属氧化物对应的金属离子、n型半导体金属氧化物对应的金属离子和掺杂金属离子混合，加入配位剂，经沉淀、老化、干燥、煅烧即得高气敏性能的多元复合金属氧化物，掺杂金属价态低于p型半导体的金属价态，或者掺杂金属价态高于n型半导体的金属价态。本发明复合形成的金属氧化物具有提高灵敏性和响应性的p‑n结，同时进行适量的掺杂处理，形成三元或四元的复合金属氧化物；通过加入配位剂来调整、控制多元金属复合羟基化合物的结构，从而实现金属复合氧化物材料的结构可控。

主权项

1.利用高气敏性能的多元复合金属氧化物在检测有毒、有害气体中的应用，其特征是，所述有毒、有害气体为乙醇、丙酮、氯苯或甲醛；当检测乙醇时，按物质的量2:1的比例称取Ni(NO₃)₂和Cd(NO₃)₂试剂配成溶液，在按Fe：Ni＝1:20的比例加入Fe(NO₃)₃，再加入浓度为25％的浓氨水，充分搅拌均匀后，再滴加NaOH碱溶液，直至pH＝8～10，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到NiCdFe三元复合金属羟基化合物，将该复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在700℃高温锻烧2h得到NiCdFe三元复合金属氧化物；或，按物质的量3:1的比例称取Ni(NO₃)₂和Cu(NO₃)₂试剂配成溶液，按Ni：V＝1:20的比例加入V₂O₅溶液，再加入柠檬酸和乙酰丙酮，充分搅拌均匀后，再滴加NaOH碱溶液，直至pH＝7～9，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到NiCuV三元复合金属羟基化合物，将该复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在700℃高温锻烧2h得到NiCuV三元复合金属氧化物；当检测丙酮时，按物质的量3:1的比例称取Co(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃试剂配成溶液，再加入乙酰丙酮，充分搅拌均匀后，再滴加按物质的量3:1的比例配置NaOH和Na₂CO₃混合碱溶液，直至pH＝8～10，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到CoFe复合金属羟基化合物，将得到该复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在600℃高温锻烧2h得到CoFe复合金属氧化物；或，按物质的量3:1的比例称取Zn(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃试剂配成溶液，在按Cr：Zn＝1:5的比例加入Cr₂(SO₄)₃再加入浓度为25％的浓氨水，充分搅拌均匀后，再滴加按物质的量3:1的比例配置NaOH和Na₂CO₃混合碱溶液，直至pH＝8～12，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到ZnCrFe复合金属羟基化合物，将得到该复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在600℃高温锻烧2h得到ZnCrFe复合金属氧化物；当检测甲醛时，按物质的量2:1的比例称取Co(NO₃)₂和Cr(NO₃)₃试剂配成溶液，再按Fe：Co＝1:15的比例加入Fe(NO₃)₃，再加入浓度为25％的浓氨水，之后再加入乙二胺，充分搅拌均匀后，再滴加量4:1的比例配置NaOH和Na₂CO₃混合碱溶液，直至pH＝10～11，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到CoCrFe复合金属羟基化合物，将CoCrFe复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在800℃高温退火3h得到CoCrFe三元复合金属氧化物；或，按物质的量20:0.5:20:1的比例称取Zn(NO₃)₂、CuCl、Fe(NO₃)₃和In(NO₃)₃试剂配成溶液，再加入浓度为25％的浓氨水，充分搅拌均匀并澄清后，再滴加NaOH碱溶液，直至pH＝12‑14，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，得到ZnCuFeIn复合金属羟基化合物，将得到的ZnCuFeIn复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在800℃高温退火3h得到ZnCuFeIn四元复合金属氧化物；或，按物质的量2:1的比例称取Zn(NO₃)₂和Al(NO₃)₃试剂配成溶液，在按Ni：Zn＝1:5的比例加入Ni(NO₃)₂再加入浓度为25％的浓氨水和乙酰丙酮，充分搅拌均匀后，再滴加NaOH碱溶液，直至pH＝8～10，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到ZnAlNi三元复合金属羟基化合物，将该复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在700℃高温锻烧2h得到ZnAlNi复合金属氧化物；或，按物质的量2:1的比例称取Co(NO₃)₂和TiCl₄试剂配成溶液，再按In³⁺：Co＝1:45的比例加入In(NO₃)₃，再加入柠檬酸，充分搅拌均匀后，再滴加量4:1的比例配置NaOH和Na₂CO₃混合碱溶液，直至pH＝10～11，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到CoTiIn复合金属羟基化合物，将该复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗，将CoTiIn复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在800℃高温退火3h得到CoTiIn三元复合金属氧化物；或，按物质的量3:1的比例称取Ni(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃试剂配成溶液，按Ti：Ni＝1:20的比例加入TiCl₄溶液，按按V：Fe＝1:40的比例加入NaVO₃溶液，再加入柠檬酸浓度为25％的浓氨水，充分搅拌均匀后，再滴加NaCO₃溶液，直至pH＝7～9，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，即得到NiTiFeV四元复合金属羟基化合物，将该复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在700℃高温锻烧2h得到NiTiFeV复合金属氧化物；或，按物质的量20:1:30:1的比例称取Zn(NO₃)₂、Cr(NO₃)₃·9H₂O、Fe(NO₃)₃和In(NO₃)₃试剂配成溶液，再加入浓氨水和乙二胺，充分搅拌均匀并澄清后，再滴加NaOH碱溶液，直至pH＝12‑14，然后将悬浮液置于75℃的水浴锅中老化48h，再抽滤、洗涤，最后将滤饼放到85℃的恒温箱中恒温干燥，得到ZnCrFeIn复合金属羟基化合物，将得到的ZnCrFeIn复合金属羟基化合物放入氮气保护的马弗炉中，在800℃高温退火3h得到ZnCrFeIn四元复合金属氧化物；当检测氯苯时，按物质的量3:1的比例称取Cu(NO₃)₂和Cr(NO₃)₃试剂配成溶液，在按Cu：Ag＝1:50的比例加入AgNO₃，再加入乙二胺和乙酰丙酮，充分搅拌均匀后，再滴加按物质的量3:1的比例配置NaOH和Na₂CO₃混合碱溶液，直至pH＝10‑13，即得到CuCrAg三元复合金属羟基化合物，将CuCrAg复合金属羟基化合物放入马弗炉中，在500℃高温锻烧2h，得到CuCrAg三元复合金属氧化物。