/CuO复合微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属氧化物纳米材料的制备技术，具体是指一种p-n型金属氧化物复合微球的制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米半导体金属氧化物气体传感器由于具有响应时间和恢复时间快、小型化、低能耗、低价位等特点，近年来在大气和室内环境监测、企业安全生产、医疗等领域的应用越来越广泛。单金属氧化物材料的气敏性能受控于材料的形貌、晶型、比表面积、能带结构等，虽然这方面的研究有了很大的进步，但仍然存在灵敏度低、选择性差等缺点。
[0003]通过构建p-n结，利用不同材料互补增强原理可提高气敏元件的选择性，有望改善气敏元件的选择性，并呈现出稳定性好等优异性能。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术的不足，本发明提供一种简单可行的p-n型Sn02/Cu0复合微球的制备方法，
一种p-n型Sn02/Cu0复合微球的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤:
步骤一:合成氧化铜微球:
配0.1-0.3M水溶性铜盐溶液，溶液体积为30 mL ;向上述溶液中加入6_18 mmol的尿素和3-9mmol的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，搅拌半小时左右；置于聚四氟乙烯反应釜中，120-160 °C反应3-8小时；待温度降至室温，取沉淀；洗涤干燥后得到CuO微球；
步骤二:制备复合微球:
称取五水合氯化锡(SnCl4.5H20)和0.1 g步骤一制备的CuO，SnCl4.5H20和CuO质量比为1: (1-20)，将二者置于50mL乙二醇中，超声使其分散均匀，置于聚四氟乙烯反应釜中，160-180°C反应5-12小时；待温度降至室温，取沉淀；用丙酮和乙醇洗涤后，干燥，得到Sn02修饰的CuO微球。
[0005]步骤一中所说的水溶性铜盐为硝酸铜(Cu (N03) 2.3H20)或乙酸铜(Cu (Ac) 2.H20)或硫酸铜(CuS04.5H20)中的一种；
步骤一中所说的Cu(N03)2.3H20和尿素和CTAB的摩尔比为1: (1.5-3): (0.8-1.2)。
[0006]本发明采用水热法制备了一种p-n型Sn02/Cu0复合微球，本发明提出的制备方法简单，可控性强，为市场提供一种优质的气敏传感器材料及器件。该方法首先采用水热法合成纯态CuO微球，然后用二次水热法实现Sn02/Cu0复合微球。通过调控CuO微球的形貌和结构可调节产物的尺寸、形貌、晶型等，该方法反应温度低，设备要求不高，无需后续热处理即可得到结晶性好的Sn02/Cu0复合微球。该发明制备的Sn02/Cu0复合微球可用于气敏传感器、太阳电池光阳极、光催化等领域。
【附图说明】
[0007]图1为本发明实施例1制备的Sn02/Cu0微球的SEM图。
[0008]图2为本发明实施例1制备的Sn02/Cu0微球的高倍SEM图。
【具体实施方式】
[0009]实施例1:
配0.26 Μ的Cu(N03)2.3H20溶液，溶液体积为30 mL ;向上述溶液中加入15 mmol的尿素和7.8 mmol的(CTAB);搅拌半小时左右，置于聚四氟乙烯反应釜中，140 °C反应5小时；待温度降至室温，取沉淀；洗涤干燥后得到CuO微球；
称取0.1 g的SnCl4.5H20和0.1 g上述干燥好的CuO，将二者置于50mL乙二醇中，超声使其分散均匀，置于聚四氟乙烯反应釜中，160 °C反应6小时；待温度降至室温，取沉淀；用丙酮和乙醇洗涤4次后，干燥，得到Sn02修饰的CuO微球。
[0010]将得到的粉末分散涂于六角陶瓷管气敏测试元件上，采用WS-30A型气敏元件测试系统测试不同浓度下对C0气体的响应，结果表明，最低测试温度为80 V，50ppm的C0气体的灵敏度为1.85。
[0011]实施例2:
配0.26 Μ的Cu(N03)2.3H20溶液，溶液体积为30 mL ;向上述溶液中加入15 mmol的尿素和7.8 mmol的(CTAB);搅拌半小时左右，置于聚四氟乙烯反应釜中，120 °C反应5小时；待温度降至室温，取沉淀；洗涤干燥后得到CuO微球；
称取0.1 g的SnCl4.5H20和0.1 g上述干燥好的CuO，将二者置于50mL乙二醇中，超声使其分散均匀，置于聚四氟乙烯反应釜中，180 °C反应8小时；待温度降至室温，取沉淀；用丙酮和乙醇洗涤4次后，干燥，得到Sn02修饰的CuO微球。
[0012]该材料制备敏感元件在80 °C时对50 ppm的C0气体灵敏度为2.73。
[0013]实施例3:
配0.3M的Cu(Ac)2.H20溶液，溶液体积为30 mL ;向上述溶液中加入18 mmol的尿素和9mmol的CTAB ;搅拌半小时左右，置于聚四氟乙烯反应釜中，140 °C反应5小时；待温度降至室温，取沉淀；洗涤干燥后得到CuO微球；
称取0.01 g的SnCl4.5Η20和0.1 g上述干燥好的CuO粉体，将二者置于50mL乙二醇中，超声使其分散均匀，置于聚四氟乙烯反应釜中，180 °C反应8小时；待温度降至室温，取沉淀；用丙酮和乙醇洗涤4次后，干燥，得到Sn02修饰的CuO微球。
[0014]该材料制备敏感元件在80 °C时对50 ppm的C0气体灵敏度为1.2。
[0015]实施例4:
配0.15M的CuS04.5H20溶液，溶液体积为30 mL ;向上述溶液中加入9 mmol的尿素和5mmol的CTAB ;搅拌半小时左右，置于聚四氟乙烯反应釜中，120 °C反应8小时；待温度降至室温，取沉淀；洗涤干燥后得到CuO微球。
[0016]称取(λ 1 g的SnCl4.5Η20和(λ 1 g上述干燥好的的CuO，将二者置于50mL乙二醇中，其中粉末的浓度为，超声使其分散均匀，置于聚四氟乙烯反应釜中，180 °C反应5小时；待温度降至室温，取沉淀；用丙酮和乙醇洗涤后，干燥，得到Sn02修饰的CuO微球。
[0017]该材料制备敏感元件在80 °C时对50 ppm的C0气体灵敏度为2.3。
【主权项】
1.一种p-n型SnO 2/CuO复合微球的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤: 步骤一:合成氧化铜微球: 配0.1-0.3M水溶性铜盐溶液，溶液体积为30 mL ;向上述溶液中加入6_18 mmol的尿素和3-9mmol的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，搅拌半小时左右；置于聚四氟乙烯反应釜中，120-160 °C反应3-8小时；待温度降至室温，取沉淀；洗涤干燥后得到CuO微球； 步骤二:制备复合微球: 称取五水合氯化锡(SnCl4.5H20)和0.1 g步骤一制备的CuO，SnCl4.5H20和CuO质量比为1: (1-20)，将二者置于50mL乙二醇中，超声使其分散均匀，置于聚四氟乙烯反应釜中，160-180°C反应5-12小时；待温度降至室温，取沉淀；用丙酮和乙醇洗涤后，干燥，得到Sn02修饰的CuO微球。2.根据权利要求1所述的一种p-n型SnO2/CuO复合微球的制备方法，其特征在于，步骤一中所说的水溶性铜盐为硝酸铜(Cu (N03) 2.3H20)或乙酸铜(Cu (Ac) 2.H20)或硫酸铜(CuS04.5H20)中的一种。3.根据权利要求1所述的一种p-n型SnO2/CuO复合微球的制备方法，其特征在于，步骤一中所说的Cu(N03)2.3H20和尿素和CTAB的摩尔比为1: (1.5-3): (0.8-1.2)。
【专利摘要】本发明公开了一种p-n型SnO2/CuO复合微球的制备方法，该方法利用水热法合成n型氧化锡和p型氧化铜复合微球，首先采用水热法合成纯态CuO微球，然后用二次水热法实现SnO2/CuO复合微球。本发明的SnO2/CuO复合微球制备方法简单，反应温度低，设备要求不高，无需后续处理条件即可获得SnO2/CuO复合微球结构，该发明制备的SnO2/CuO复合微球对CO气体具有快速响应，响应温度低，可大大降低能耗，具有较大的应用前景，另外可用于太阳电池光阳极、光催化等领域。
【IPC分类】C01G3/02, C01G19/02, B82Y30/00
【公开号】CN105417572
【申请号】CN201510753968
【发明人】何丹农, 葛美英, 卢静, 尹桂林
【申请人】上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月9日