Mn掺杂二氧化锡气敏材料的制备方法及其产品和应用与流程

本发明属于材料化学技术领域，涉及一种Mn掺杂二氧化锡气敏材料的制备方法及其产品和应用，该材料甲醛气体检测敏感度高。

背景技术：

在半导体气敏材料研究领域，氧化锡（SnO2）因其易于调控，选择性强、稳定性好、灵敏度高等优点，长期成为研究热点。SnO2纳米气敏材料的气敏机理可以用耗尽层模型进行解释。SnO2表面的氧空穴可以成为导带的电子授体，从而使该材料成为n型半导体。因此，在实际应用中，可通过掺杂元素提供表面活性位、调节表面氧空位等方式，提升其气敏性能。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种Mn掺杂二氧化锡气敏材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种Mn掺杂二氧化锡气敏材料的制备方法，其特征在于，用四氯化锡、高锰酸钾和草酸作为前驱体，通过水热法进行合成，再经双氧水处理和退火处理而成，包含以下步骤：

（1）将4mmol四氯化锡和10mmol草酸溶于100ml冰水中，充分搅拌，再加入0.1-0.4mmol高锰酸钾，充分搅拌1小时；

（2）将步骤（1）中溶液转入水热反应釜中，密封，然后将反应釜置于180℃下，水热反应一段时间，然后冷却至室温；

（3）将步骤（2）所制备的粉末，离心、洗涤；

（4）将步骤（3）所制备的样品，加入30%双氧水中浸渍一段时间；

（5）将步骤（4）所制备的样品，离心、洗涤，在400℃条件下退火一段时间，得到Mn掺杂二氧化锡气敏材料。

在上述方案基础上，步骤（2）所述水热反应，时间为12-24小时。

步骤（4）所述在双氧水中浸渍，时间为10-30分钟。

步骤（5）所述在400℃条件下退火，时间为1-2小时。

本发明提供一种Mn掺杂二氧化锡气敏材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种Mn掺杂二氧化锡气敏材料在甲醛气体检测中的应用。

本发明优越性在于：利用Mn对甲醛良好的催化活性，同时结合表面氧空位的调节，通过对制备工艺的控制，获得的Mn掺杂纳米SnO2在较低的温度下对甲醛具有良好的气敏性能。本发明所制备的Mn掺杂纳米SnO2，有丰富的Mn活性位点，且具有很高的氧空位浓度，在180℃的温度下，对甲醛有良好的灵敏度和选择性。

附图说明

图1为实施例1所制备Mn掺杂纳米SnO2颗粒的TEM图片；

图2为实施例1所制备Mn掺杂纳米SnO2颗粒的气敏性能图。

具体实施方式

实施例1

（1）将4mmol四氯化锡和10mmol草酸溶于100ml冰水中，充分搅拌，再加入0.1mmol高锰酸钾，充分搅拌1小时；

（2）将步骤（1）中溶液转入水热反应釜中，密封，然后将反应釜置于180℃下，水热反应12小时，然后冷却至室温；

（3）将步骤（2）所制备的粉末，离心、洗涤。

（4）将步骤（3）所制备的样品，加入30%双氧水中浸渍10分钟；

（5）将步骤（4）所制备的样品，离心、洗涤，在400℃条件下退火1小时，得到Mn掺杂二氧化锡气敏材料。

所得的材料图1所示，为Mn掺杂纳米SnO2颗粒的TEM图片，本发明所制备的Mn掺杂纳米SnO2，有丰富的Mn活性位点，且具有很高的氧空位浓度。

本实施例制得的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上，测试不同浓度对甲醛的响应，工作温度为180℃。图2为所制备Mn掺杂纳米SnO2颗粒的气敏性能图。本发明利用Mn对甲醛良好的催化活性，同时结合表面氧空位的调节，通过对制备工艺的控制，获得的Mn掺杂纳米SnO2在较低的温度下对甲醛具有良好的灵敏度和选择性。

实施例2

（1）将4mmol四氯化锡和10mmol草酸溶于100ml冰水中，充分搅拌，再加入0.2mmol高锰酸钾，充分搅拌1小时；

（2）将步骤（1）中溶液转入水热反应釜中，密封，然后将反应釜置于180℃下，水热反应18小时，然后冷却至室温；

（3）将步骤（2）所制备的粉末，离心、洗涤。

（4）将步骤（3）所制备的样品，加入30%双氧水中浸渍30分钟；

（5）将步骤（4）所制备的样品，离心、洗涤，在400℃条件下退火1.5小时，得到Mn掺杂二氧化锡气敏材料。

实施例3

（1）将4mmol四氯化锡和10mmol草酸溶于100ml冰水中，充分搅拌，再加入0.4mmol高锰酸钾，充分搅拌1小时；

（2）将步骤（1）中溶液转入水热反应釜中，密封，然后将反应釜置于180℃下，水热反应24小时，然后冷却至室温；

（3）将步骤（2）所制备的粉末，离心、洗涤。

（4）将步骤（3）所制备的样品，加入30%双氧水中浸渍20分钟；

（5）将步骤（4）所制备的样品，离心、洗涤，在400℃条件下退火2小时，得到Mn掺杂二氧化锡气敏材料。

本上述实施例1-3制得的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上，测试不同浓度对甲醛的响应，工作温度为180 ℃。

上述的实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。