一种固相化学反应合成稀土掺杂纳米三氧化钼气敏材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固相化学反应合成稀土掺杂纳米三氧化钼气敏材料的方法。
【背景技术】
[0002]气体传感器广泛用于化学、化工、环保、安全和日常生活等领域有毒、有害气体的检测与预报，具有广阔的应用前景。Mo03作为一种宽禁带半导体材料，表面存在有与待测气体选择性作用的活性位点，因此具有很好的气敏特性。Mo03气敏材料在高温下(450°C左右)对NH3、H2、C0、N02等气体均表现出一定的气敏性，但是单纯的MoO 3气敏材料对各种气体的响应在灵敏度、选择性、响应速度等方面都不太理想，所以为了提高Mo03气敏材料的灵敏度、气体选择性及响应恢复特性等，对Mo03材料纳米化及掺杂改性是当前改善MoO 3气敏材料的重要手段，已成为气体传感器领域的研究热点。
[0003]目前，Mo03的合成方法主要有水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法等，但这些制备方法往往存在多个复杂步骤、操作条件苛刻、价格昂贵，而且对环境污染严重。因此，选择一种简单易行的制备方法，制备出高气敏性能的Mo03纳米材料具有十分重要的意义。固相化学合成法不使用溶剂，合成工艺简单且具有高选择性、高产率，对环境污染小等优点，已经成为合成纳米材料的一种重要方法。
【发明内容】
[0004]本发明在钼酸铵与草酸的固相化学反应过程中添加不同的稀土硝酸盐，原位制得了不同稀土氧化物掺杂的Mo03阵列结构的纳米气敏材料。掺杂稀土氧化物后，不仅提高了Mo03气敏元件的灵敏度，而且表现出了优异的选择性，同时也缩短了响应-恢复时间，这为新型半导体氧化物气敏材料的改性研究和开发提出了行之有效的方法。
[0005]本发明的目的在于提供一种固相化学反应合成稀土掺杂纳米三氧化钼气敏材料的方法，该方法使用廉价的原料，采用简单的操作方法，经固相化学反应便可合成出稀土掺杂Mo03气敏材料。
[0006]与现有技术相比，本发明具有以下优点:采用廉价易得的原料，通过固相化学反应制得稀土掺杂Mo03气敏材料。该制备方法简单，具有产品产率高、环境友好、易于实现大批量生产的特点，使本发明具有极为广阔的应用前景。
【附图说明】
[0007]图1为本发明第一实施例制备的Y203掺杂MoO3气敏材料的粉末X射线衍射图谱。
[0008]图2为本发明第一实施例制备的Y203掺杂MoO3气敏材料的场发射扫描电子显微镜照片。
[0009]图3为本发明第一实施例制备的Μο0#Ρ Y 203掺杂的MoO 3气敏材料对100 ppm 二甲苯气体在不同工作温度下的响应曲线图。
[0010]图4为本发明第一实施例制备的MoO#PY 203掺杂的气敏材料对不同浓度二甲苯气体的响应曲线图。
[0011]图5为本发明第一实施例制备的ΜοΟ#Ρ Y 203掺杂的MoO 3气敏材料对100 ppm不同气体的选择性曲线图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体的实施例对本发明作进一步阐述。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，基于本发明的原理对本发明所做出的各种改动或修改同样落入本发明权利要求书所限定的范围。
[0013]实施例一:
准确称量0.01 mol固体钼酸铵，将其研细并置于玛瑙研钵中，加入0.0005 mol研细的固体硝酸钇，混合均匀后加入6 ml聚乙二醇-400，放置5分钟后再加入0.05mol研细的固体草酸，在玛瑙研钵中研磨该混合体系，使其固相化学反应完全，研磨约40 min后，该混合体系用水、乙醇洗涤，抽滤产物于马弗炉空气氛中450°C煅烧1小时，得到如图1、图2所示的Y203掺杂的MoO 3气敏材料。
[0014]实施例二:
准确称量0.01 mol固体钼酸铵，将其研细并置于玛瑙研钵中，加入0.0005 mol研细的固体硝酸铺，混合均匀后加入6 ml聚乙二醇-400，放置5分钟后再加入0.05mol研细的固体草酸，在玛瑙研钵中研磨该混合体系，使其固相化学反应完全，研磨约40 min后，该混合体系用水、乙醇洗涤，抽滤产物于马弗炉空气氛中450°C煅烧1小时，得到Ce02掺杂的MoO 3气敏材料。
[0015]实施例三:
准确称量0.01 mol固体钼酸铵，将其研细并置于玛瑙研钵中，加入0.0005 mol研细的固体硝酸镱，混合均匀后加入6 ml聚乙二醇-400，放置5分钟后再加入0.05mol研细的固体草酸，在玛瑙研钵中研磨该混合体系，使其固相化学反应完全，研磨约40 min后，该混合体系用水、乙醇洗涤，抽滤产物于马弗炉空气氛中450°C煅烧1小时，得到Yb203掺杂的Mo03气敏材料。
[0016]实施例四:
准确称量0.01 mol固体钼酸铵，将其研细并置于玛瑙研钵中，加入0.0005 mol研细的固体硝酸镨，混合均匀后加入6 ml聚乙二醇-400，放置5分钟后再加入0.05mol研细的固体草酸，在玛瑙研钵中研磨该混合体系，使其固相化学反应完全，研磨约40 min后，该混合体系用水、乙醇洗涤，抽滤产物于马弗炉空气氛中450°C煅烧1小时，得到Pr203掺杂的Mo03气敏材料。
[0017]实施例五:
准确称量0.01 mol固体钼酸铵，将其研细并置于玛瑙研钵中，加入0.0005 mol研细的固体硝酸钐，混合均匀后加入6 ml聚乙二醇-400，放置5分钟后再加入0.05mol研细的固体草酸，在玛瑙研钵中研磨该混合体系，使其固相化学反应完全，研磨约40 min后，该混合体系用水、乙醇洗涤，抽滤产物于马弗炉空气氛中450°C煅烧1小时，得到Sm203掺杂的Mo03气敏材料。
[0018] 实施例六:
准确称量0.01 mol固体钼酸铵，将其研细并置于玛瑙研钵中，加入0.0005 mol研细的固体硝酸钆，混合均匀后加入6 ml聚乙二醇-400，放置5分钟后再加入0.05mol研细的固体草酸，在玛瑙研钵中研磨该混合体系，使其固相化学反应完全，研磨约40 min后，该混合体系用水、乙醇洗涤，抽滤产物于马弗炉空气氛中450°C煅烧1小时，得到Gd203掺杂的Mo03气敏材料。
【主权项】
1.一种固相化学反应合成稀土掺杂纳米三氧化钼气敏材料的方法，其包括以下步骤:将固体钼酸铵与固体稀土的硝酸盐按照一定比例混合，加入一定量的表面活性剂，再加入一定量的固体草酸，在室温条件下进行固相化学反应，固相产物经洗涤、干燥，再经煅烧，即可制得稀土掺杂Mo03气敏材料。2.按照权利要求1所述的一种固相化学反应合成稀土掺杂纳米三氧化钼气敏材料的方法，其特征在于:钼酸铵与稀土硝酸盐的摩尔比为1:0.05 ;钼酸铵与表面活性剂的摩尔比为1:1 ;钼酸铵与草酸摩尔比为1: 3;研磨反应的时间为30~50分钟；产物用水洗涤，在450°C空气中煅烧1小时。3.按照权利要求1所述的一种固相化学反应合成稀土掺杂纳米三氧化钼气敏材料的方法，其特征在于:所使用的稀土硝酸盐为硝酸钇、硝酸铈、硝酸镱、硝酸镨、硝酸钐、硝酸钆中的一种。4.按照权利要求1所述的一种固相化学反应合成稀土掺杂纳米三氧化钼气敏材料的方法，其特征在于:所使用的表面活性剂为聚乙二醇-200、聚乙二醇-400和聚乙二醇-600中的一种。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种固相化学反应合成稀土掺杂的纳米三氧化钼气敏材料的方法，该方法采用温和可控的反应条件，简单易行、绿色环保的操作方法，经简单的固相化学反应便可得到纳米级稀土掺杂的三氧化钼气敏材料。本发明以固相化学反应为基础，采用常见易得的原料，通过简单的固-固化学反应得到稀土掺杂的三氧化钼纳米气敏材料。此方法具有操作简单、产品产率高、性能好、易于实现大批量生产的特点，使本发明具有极为广阔的实际应用前景。
【IPC分类】G01N33/00, C01G39/02
【公开号】CN105384194
【申请号】CN201510972803
【发明人】曹亚丽, 秦海钰, 贾殿赠
【申请人】新疆大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月23日