气敏传感器用氧化铁纳米环/氧化镍复合材料的制作方法

文档序号:13393393阅读:494来源:国知局

本发明涉及气敏传感器材料制备领域,具体为一种气敏传感器用氧化铁纳米环/氧化镍复合材料,本发明还涉及其应用。

技术背景

进入21世纪以来,人们对环境污染问题及能源短缺问题越来越关注,针对这两方面的科学研究也越来越多,氧化镍是一种常见的金属氧化物,由于其优异的性能,氧化镍被广泛应用于光催化剂、气体敏感材料、介电材料等领域。其中,氧化镍是气体敏感材料中重要的一类,提高其比表面积结合较强的粒子交换性能,有利于反应物在催化过程中在活性位进行反应,对h2s、乙醇、丙酮、甲醛等气体的探测方面显示了极大地应用前景。然而,单一氧化镍材料的气敏性能受控于材料的形貌、晶型、比表面积等,仍存在灵敏度低、选择性差等缺点。fe2o3是一种常见的材料,有多种形貌,将fe2o3纳米环与氧化镍结合,促进氧化镍在fe2o3纳米环的内外表面形成,可有效提高比表面积,提升复合材料的气敏性能。

本发明采用一步水热法,工艺简单,容易控制,可在fe2o3纳米环内外表面形成不同形貌的氧化镍,极大地提升比表面积和材料的气敏性能。与此同时,产率高可实现规模化生产。



技术实现要素:

为克服以上现有技术的不足,本发明要解决的是:提供一种气敏传感器用氧化铁纳米环/氧化镍复合材料,由形貌独特的fe2o3纳米环材料与氧化镍形成复合材料。

本发明的再一目的在于:提供上述氧化铁纳米环/氧化镍复合材料的应用。

本发明目的通过下述方案实现:一种气敏传感器用氧化铁纳米环/氧化镍复合材料,包括以下步骤:

(1)分别称取可溶性铁盐、可溶性镍盐溶于去离子水,配成混合溶液,其中,混合溶液fe3+盐的浓度为0.005~0.025mol/l,ni2+盐的浓度为0.005~0.1mol/l;

(2)添加柠檬酸三钠、六亚甲基四胺、硫酸钠、磷酸二氢铵至混合溶液,其中,柠檬酸三钠与镍盐的摩尔比为1.1~1.5:1,六亚甲基四胺与镍盐摩尔比为1~2:1,硫酸钠在混合溶液中的浓度为1.0×10-5~4.0×10-4mol/l,磷酸二氢铵添在混合溶液中的浓度为1.0×10-4~5.0×10-4mol/l,磁力搅拌均匀的混合液;

(3)水热反应,磁力搅拌均匀的混合液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,水热反应温度为140~240℃,反应时间为4~24小时得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料预烧粉体;

(4)煅烧,得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料。

本发明氧化铁纳米环/氧化镍复合材料的特点是:氧化镍在fe2o3纳米环内外表面形成,可有效提高比表面积及复合材料的气敏性能。

在上述方案基础上,所述的可溶性铁盐为氯化铁或硝酸铁,所述的可溶性镍盐为硝酸镍、氯化镍或乙酸镍。

在上述方案基础上,磁力搅拌速率为100~1000rpm,搅拌时间为1~12小时。

在上述方案基础上,煅烧温度为300~400℃,煅烧时间为1~6小时。

本发明提供一种根据上述的气敏传感器用氧化铁纳米环/氧化镍复合材料的应用。

本发明与现有技术相比,有以下益处:

1.一步水热法制备出fe2o3纳米环为载体的氧化铁纳米环/氧化镍复合材料,其中氧化镍在fe2o3纳米环内外表面形成,可有效提高复合材料的比表面积,从而提升其气敏性能。

2.该复合材料形貌独特,未曾在其他文献中报道。

3.工艺简单,复合材料的形貌可控,产率高,可规模化生产。

附图说明:

图1为fe2o3纳米环sem×100000形貌图;

图2为氧化铁纳米环/氧化镍复合材料tem形貌图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细地说明,但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。请参阅图1为fe2o3纳米环sem×100000形貌图和图2为氧化铁纳米环/氧化镍复合材料tem形貌图。

实施例1

氧化铁纳米环/氧化镍复合材料的制备:

(1)称取氯化铁,硝酸镍溶于去离子水,配成混合溶液,其中混合溶液fe3+盐的浓度为0.005mol/l,ni2+盐的浓度为0.005mol/l;

(2)添加柠檬酸三钠、六亚甲基四胺、硫酸钠、磷酸二氢铵至混合溶液,其中柠檬酸三钠与镍盐的摩尔比为1.1:1,六亚甲基四胺与镍盐摩尔比为2:1,硫酸钠在混合溶液中的浓度为4.0×10-4mol/l,磷酸二氢铵添在混合溶液中的浓度为1.0×10-4mol/l,磁力搅拌速率为800rpm,搅拌时间为10小时;

(3)水热反应:将以上混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,控制水热反应温度为150℃,反应时间为24小时,得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料预烧粉体;

(4)煅烧:在300℃煅烧6小时,得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料。

请参阅图1为fe2o3纳米环sem×100000形貌图和图2为氧化铁纳米环/氧化镍复合材料tem形貌图,氧化镍在fe2o3纳米环内外表面形成。

实施例2

氧化铁纳米环/氧化镍复合材料的制备:

(1)称取硝酸铁等,氯化镍等溶于去离子水,配成混合溶液,其中混合溶液fe3+盐的浓度为0.02mol/l,ni2+盐的浓度为0.05mol/l;

(2)添加柠檬酸三钠、六亚甲基四胺、硫酸钠、磷酸二氢铵至混合溶液,其中柠檬酸三钠与镍盐的摩尔比为1.2:1,六亚甲基四胺与镍盐摩尔比为1:1,硫酸钠在混合溶液中的浓度为1.0×10-5mol/l,磷酸二氢铵添在混合溶液中的浓度为5.0×10-4mol/l,磁力搅拌速率为100rpm,搅拌时间为12小时;

(3)水热反应:将以上混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,控制水热反应温度为140℃,反应时间为12小时,得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料预烧粉体;

(4)煅烧:在350℃煅烧4小时,得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料。

实施例3

氧化铁纳米环/氧化镍复合材料的制备:

(1)称取氯化铁,乙酸镍等溶于去离子水,配成混合溶液,其中混合溶液fe3+盐的浓度为0.005mol/l,ni2+盐的浓度为0.1mol/l;

(2)添加柠檬酸三钠、六亚甲基四胺、硫酸钠、磷酸二氢铵至混合溶液,其中柠檬酸三钠与镍盐的摩尔比为1.5:1,六亚甲基四胺与镍盐摩尔比为1.5:1,硫酸钠在混合溶液中的浓度为3.0×10-4mol/l,磷酸二氢铵添在混合溶液中的浓度为3×10-4mol/l,磁力搅拌速率为1000rpm,搅拌时间为1小时;

(3)水热反应:将以上混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,控制水热反应温度为240℃,反应时间为4小时,得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料预烧粉体;

(4)煅烧:在400℃煅烧1小时,得到氧化铁纳米环/氧化镍复合材料。

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