[发明专利]一种基于氧化钨/氧化锡核壳纳米片结构的气敏纳米材料、制备工艺及其应用

摘要

本发明公开了一种基于氧化钨/氧化锡核壳纳米片结构的气敏纳米材料、制备工艺及其应用。本发明采用一种较为简便的、可大批量合成的溶剂热法制备氧化钨核层纳米片，结合原子层沉积技术合成氧化锡层，得到了氧化钨/氧化锡核壳结构纳米片。与现有制备工艺相比，本发明具有可重复性强，成品率高，制备效率高，可大规模化生产等优点。本发明构建的基于n‑n异质结的核壳结构材料结合微机电系统，作为气体传感器时灵敏度大幅提升，响应时间和恢复时间大幅缩减，并且可在复杂环境中对氨气（NH3）气体具有优异的选择性，可为气体监测领域开发高灵敏度、高稳定性的气体传感器提供坚实的技术支持。

主权项

1.一种基于氧化钨/氧化锡核壳纳米片结构的气敏纳米材料的制备工艺，其特征在于，具体步骤如下：(1) 将1.0‑3.0 g H₂WO₄和1.0‑3.0 g 聚乙烯醇PVA溶解在24‑60毫升双氧水中，得到WO₃籽晶层旋涂溶液；(2) 将WO₃籽晶层旋涂溶液通过旋涂的方式在1000‑2500转/分的速度下均匀的旋涂在洗净的石英玻璃基底上；(3) 空气条件下，将旋涂后的石英玻璃片在马弗炉中， 400‑500℃的温度下煅烧1‑3小时；(4) 将3‑6 ml 0.02~0.08 mol/L H₂WO₄溶液、0.02‑0.05 g草酸、0.02‑0.04 g尿素、12.5‑35 g乙腈溶液和0.5‑1.0 ml 6.0 mol/L HCl充分分散均匀混合，得到溶剂热生长混合液，然后转移至聚四氟乙烯内衬中；(5) 将步骤(3)得到的石英玻璃片倒扣在溶剂热生长混合液中，然后将不锈钢套拧紧转移至150‑180 ℃的烘箱内反应1‑6小时；(6) 溶剂热反应结束后，将得到的样品用去离子水清洗并干燥，再在490~510℃的温度下煅烧1‑3小时，制备得到生长有WO₃纳米片的石英片；(7) 将生长有WO₃纳米片的石英片放入原子层沉积薄膜系统的反应腔中，采用原子层沉积技术制备SnO₂壳层薄膜，其中设定反应温度为180~220℃，选择四（二甲氨基）锡TDMASn作为锡源，去离子水作为氧源，设定固态锡源TDMASn的加热温度为45~50℃；(8) 将步骤（7）经原子层沉积制备得到的样品放入马弗炉中煅烧；煅烧结束后，自然冷却至室温，得到氧化钨/氧化锡核壳纳米片结构的气敏纳米材料。