同型（n-n）异质结构的SnO₂/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方法和应用

同型（n-n）异质结构的SnO₂/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明涉及一种同型(n?n)异质结构的SnO2/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方法和应用。本发明设计一种具有新型结构的纳米复合纤维材料，通过原料合理配比，利用静电纺丝法和低温水浴两步法，在中空多级结构的SnO2纳米纤维上均匀生长ZnO纳米棒，获得了具有中空结构的同型(n?n)异质结构的SnO2/ZnO纳米复合纤维材料，使SnO2和ZnO取长补短，发挥协同作用，克服了单一金属氧化物在气体传感器领域应用受限的缺陷。金红石结构的SnO2和六方晶系纤锌矿型结构的ZnO使该复合材料的气敏感性显著提高，特别是对丙酮和氨气的响应更好本发明纳米复合纤维材料制备工艺简单，原料廉价易得，适合大规模生产。
【专利说明】
同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方 法和应用
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料的制备方法和 应用，属于金属氧化物半导体传感器材料制备工艺技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前市场上的气体传感器主要存在灵敏度低，响应恢复时间长，选择性差等缺点， 已经不能满足本领域的需求。二氧化锡是研究最早的半导体气体传感器材料之一。因其具 有较高的电导率，晶体结构稳定，成本低廉以及广泛适用性等优点，使其在半导体气体传感 器领域一直是研究和应用的热点。但是，单一的金属氧化物半导体材料由于其性能的缺陷， 往往不能满足多种应用领域的要求。
[0003] 半导体气敏材料的性能与其材料本身的结构、形貌具有很大关联性。中国专利CN 101144789A虽然公开了一种灵敏度高的气敏元件，溶胶凝胶法得到纳米级粉末Sn02/Zn0， 由于纳米级粉末比表面积大，易团聚，分散性不好，导致气敏性很难达到要求。安徽师范大 学的谷翠萍以氯化铜、二水合氯化亚锡、硫脲、乙二醇为原料，制出铜锡硫，经煅烧、酸洗后 得到一种多孔花状二氧化锡材料，对甲苯、甲醛等气体有较高的敏感性能，而对lOOppm丙酮 的响应灵敏度不足6.5。发明人之前申请的专利（申请号为2015107775551)提供了一种具有 在中空多级结构的Sn〇2纳米纤维上均勾生长ZnO纳米球粒的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料，该 材料制备的旁热式气体传感器表现出对甲醛更好，更灵敏的感应性能。

【发明内容】

[0004] 本发明为弥补现有技术的不足，提供了一种同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米 复合纤维材料的制备方法。用该方法得到的复合纤维材料结构稳定，气敏性能优异，能够在 制备气敏元件中广泛应用，且该材料制备的旁热式气体传感器对丙酮表现出更好、更灵敏 的感应性能。
[0005] 本发明的技术构思是:设计一种具有新型结构的纳米复合纤维材料，通过原料合 理配比，利用静电纺丝法和低温水浴两步法，在中空多级结构的Sn0 2纳米纤维上均匀生长 ZnO纳米棒，获得了具有中空结构的同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料。
[0006] 本发明是这样实现的：一种同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料的 制备方法，包括下述工艺步骤：
[0007] S1以PVP为有机溶剂，以SnCl2 · 2H2〇、乙醇和DMF混合液为纺丝前驱液，经静电纺丝 及高温含氧煅烧，制备中空多级结构的Sn〇2纳米纤维；
[0008] S2经乙酸锌乙醇溶液处理的Sn02纳米纤维浸入硝酸锌、六次四基四胺的水溶液， 得到同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO的复合纳米材料。
[0009] 优选地，所述的步骤S1具体为:将SnCl2 · 2H20、乙醇和DMF充分混合制成Sn盐的纺 丝前驱液，以PVP为有机溶剂，采用静电纺丝法得到中间产物，经600°C高温含氧煅烧，得到 中空多级结构的Sn02纳米纤维。
[0010]为达到最佳的实验效果，所述的静电纺丝的工艺参数为:纺丝电压为24KV、温度22 °C，湿度为40RH;本发明所述高温含氧煅烧指在具有氧气存在的气氛中高温煅烧，如在空气 煅烧，优选其在敞口马弗炉中进行。
[0011] 优选地，所述步骤S1中SnCl2 · 2H20与PVP的质量比为(0.5~1.1):(0.5~1.5);乙 醇与SnCl2 · 2H20的配比为(2~6)ml:(0.3~l)g;DMF和乙醇的体积比为(0.5~0.8):1。 [0012] 优选地，步骤S2中所述的Sn〇2纳米纤维处理工艺为:将Sn〇2纳米纤维研磨成粉末， 加入乙醇稀释调成糊状，旋涂于载玻片上载玻片大小（lcm X 5cm)旋涂厚度为0.1~0.5mm， 于200~250°C干燥箱干燥0.5~1.5小时，将0.02~0.06mol/L的乙酸锌乙醇溶液均匀滴在 Sn02纳米纤维表面上，置于200~250 °C干燥箱内干燥30~40分钟，使Sn02纳米纤维上生长 ZnO种子。
[0013]优选地，步骤S2中所述复合工艺具体为:将已干燥好的涂有生长ZnO种子的Sn〇2纳 米纤维载玻片浸入硝酸锌和六次四基四胺的混合水溶液中，硝酸锌与六次四基四胺的浓度 比为1:1，于80~100°C恒温水浴生长4~7小时，抽取玻璃片，于40~60°C干燥2~4小时，得 到同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO的复合纳米材料。
[0014] 进一步地，每1升水中加入55mmol~58mmol硝酸锌或六次四基四胺。
[0015]本发明还请求保护有上述方法制备的同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤 维材料。
[0016]本发明另一个目的是请求保护由上述方法制备的同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO 纳米复合纤维材料在制备气敏元件中的应用。
[0017]本发明所得同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料是一种在中空多级 结构的Sn〇2纳米纤维上均勾生长了长度约为300~400nm，横截面约为70nm的正六角形ZnO 纳米棒。Sn〇2纳米纤维壁厚约为15_20nm，纤维壁由粒径5~20nm的Sn〇2纳米颗粒排列组成， 在Sn〇2纳米纤维表面附着在Sn〇2纳米颗粒上均勾生长了正六角形的ZnO纳米棒，形成的n-n 型复合的多级中空的Sn02与ZnO异质结构。单喷头静电纺丝法制备的Sn02和采用低温水浴法 制备的ZnO分别属于正四方晶系的金红石结构和六方晶系纤锌矿(Wurtz ite)型结构。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:通过合理的配比将Sn〇2和ZnO进行复合， 使Sn02和ZnO取长补短，发挥协同作用，克服了单一金属氧化物在气体传感器领域应用受限 的缺陷。采用静电纺丝法和恒温水浴法两步法获得形貌新颖、结构稳定具有同型(n-n)异质 结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料，金红石结构的Sn〇2和六方晶系纤锌矿型结构的ZnO使该 复合材料的气敏感性显著提高，特别是对丙酮和氨气的响应更好，本发明纳米复合纤维材 料制备工艺简单，原料廉价易得，适合大规模生产。同时，本发明制备的同型(n-n)异质结构 的Sn0 2/Zn0纳米复合纤维材料可在气敏元件中得到广泛应用，特别是使用该材料制备的旁 热式气体传感器对丙酮表现出良好的响应特性及恢复特性。
【附图说明】
[0019] 本发明附图共12幅。
[0020] 图1为Sn02、Zn0和Sn02/Zn0纳米复合纤维材料的X射线衍射图；
[0021 ]其中：a、Sn〇2，b、ZnO，c、Sn〇2/ZnO 纳米复合纤维材料；
[0022] 图2是静电纺丝法制备的中空多级结构的Sn02纳米纤维微观结构的场发射电镜扫 描图（放大3万倍）；
[0023] 图3是采用相同的低温水浴法制备的花状ZnO纳米棒的场发射电镜扫描图（放大 4.5万倍）；
[0024]图4本发明制备的同型异质结构的Sn02/Zn0纳米复合纤维材料微观结构的场发射 电镜扫描图（放大5万倍）；
[0025]图5是本发明制备的同型异质结构的Sn02/Zn0纳米复合纤维材料微观结构的场发 射电镜扫描图（放大3万倍）；
[0026]图6是本发明制备的同型异质结构的Sn02/Zn0纳米复合纤维材料扫描区域内元 素的H)S能谱图；
[0027]图7是采用本发明Sn02/Zn0纳米复合纤维材料的原子力扫描电镜照片；（a)末生长 ZnO纳米棒之前的Sn〇2纳米纤维的TEM照片，（b)生长了ZnO纳米棒后的Sn〇2/ZnO纳米复合纤 维的TEM照片；
[0028]图8是采用本发明Sn02/Zn0纳米复合纤维材料的晶格衍射条纹(a) Sn02，（b)ZnO;
[0029] 图9是本发明所制备的同型异质结构复合纳米纤维材料Sn02/Zn0传感器在400°C 时对1~1 OOppm丙酮的动态响应曲线；
[0030] 图10是本发明所制备的同型异质结构复合纳米纤维材料Sn02/Zn0传感器在400°C 对5ppm丙酮的响应及恢复时间图；可以观察到其响应时间为12s响应恢复时间为23s;
[0031] 图11是本发明所制备的同型异质结构复合纳米纤维材料Sn02/Zn0传感器，Sn〇2传 感器和ZnO传感器三个元件对1~1 OOppm的线性响应曲线的比较图；
[0032] 图12是Sn〇2/ZnO气敏元件对10ppm甲醛、乙醇、氨气、丙酮和苯的交叉选择图。
【具体实施方式】
[0033] 下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以 任何方式限制本发明。下述实施例中如无特殊说明，所采用的实验方法均为常规方法，所用 材料、试剂等均可从生物或化学公司购买。材料的结构和形貌分别用XRD、SEM、TEM进行了表 征。所用仪器分别为X-射线粉末衍射仪(XRD: D/Max 2400，Rigaku，Japan)、扫描电镜FE-SEM (Hitachi S_4800，Japan)和透射电子显微镜TEM(Tecnai G220S_Twin，Japan) 〇
[0034] 实施例1
[0035 ] 两步法制备同型(η-η)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合材料 [0036] (1)制备纺丝前驱液
[0037] 称取0.6g SnCl2 · 2H20溶于4ml乙醇，磁力搅拌至完全溶解，溶液呈无色透明状，称 取0.5g PVP和3ml DMF，将其溶于SnCl2的乙醇溶液中，磁力搅拌8h后，形成无色透明粘稠状 纺丝前驱液。
[0038] (2)静电纺丝制备Sn〇2纳米纤维
[0039]将制备好的Sn02纺丝前驱液注入接有7号针头的10ml玻璃针管，接入静电纺丝装 置。在纺丝过程中，玻璃针管里的纺丝前驱液在高压静电场的作用下，喷头处带正电的溶液 在喷丝口处形成"泰勒锥"，并形成喷射细流，向负极运动，在接收装置上收集到白色纸片状 产物。静电纺丝过程，高压电源调置24KV，纺丝箱内温度为22°C，湿度为40%RH。将收集到的 白色纸片状中间产物在马弗炉内通氧高温煅烧，得到白色Sn02纳米纤维。
[0040] (3)低温水浴制备Sn02/Zn0纳米复合材料
[00411 称取步骤(2)所得Sn02纳米纤维0.16g，用玛瑙研钵研成粉末状态，将研磨好的Sn02 粉末加入适量乙醇稀释调成糊状;选取5cmX lcm载玻片，将调好的糊状Sn02旋涂于载玻片 上0.1111111，置于干燥箱内200°(：干燥301^11，配制50111111 01/1^乙酸锌乙醇溶液再用滴管将 0.05mol/L的乙酸锌乙醇溶液滴在载玻片上，并置于200°C干燥箱内干燥30min，使Sn0 2纳米 纤维上生长ZnO种子。
[0042] 将干燥好的涂有生长着ZnO种子的Sn02纳米纤维的载玻片浸入50ml的5711111101.1/1 硝酸锌(Zn (N〇3) 2.6H20)和57mmo 1. L-1六次四基四胺(C6H12N4)的混合水溶液中，90 °C恒温水 浴生长6小时，抽取载玻片，常温干燥后可得粉末状同型(N-N)异质结构的Sn02/Zn0的复合 纳米材料。
[0043] 实施例2
[0044] (1)称取0.5g SnCl2 · 2H20溶于4ml乙醇，磁力搅拌至完全溶解，溶液呈无色透明 状，称取0.8g PVP和2ml DMF，将其溶于SnCl2的乙醇溶液中，磁力搅拌8h后，形成无色透明 粘稠状纺丝前驱液，采用静电纺丝法得到含有SnCl2的白色纸片状产物，经600°C高温含氧 煅烧，得到中空多级结构的Sn0 2纳米纤维；
[0045] (2)将Sn02纳米纤维调成糊状，旋涂于载玻片上0.5111111，于250°(：干燥箱干燥40 1^11， 将0.06mol/L的乙酸锌溶液均匀滴在Sn02纤维表面上，置于250°C干燥箱内干燥40min;把干 燥好的载玻片放在50ml的58mmol.L- 1硝酸锌（Zn(N03)2.6H20)和58mmol.L-1六次四基四胺 (C 6H12N4)的混合水溶液中，90°C恒温水浴生长7小时，抽取载玻片，于40°C干燥4小时，得到 同型(N-N)异质结构的Sn0 2/Zn0的复合纳米材料。
[0046] 实施例3
[0047] (1)称取l.lg SnCl2 · 2H20溶于2.2ml乙醇，磁力搅拌至完全溶解，溶液呈无色透 明状，称取1 · 5g PVP和2ml DMF，将其溶于SnCl2的乙醇溶液中，磁力搅拌8h后，形成无色透 明粘稠状纺丝前驱液，采用静电纺丝法得到含有SnCl2的白色纸片状产物，经600°C高温含 氧煅烧，得到中空多级结构的Sn0 2纳米纤维；
[0048] (2)将Sn02纳米纤维调成糊状，旋涂于载玻片上0.1111111，于200°(：干燥箱干燥30 1^11， 将0.02mol/L的乙酸锌溶液均匀滴在Sn02纤维表面上，置于250°C干燥箱内干燥40min;把干 燥好的载玻片放在50ml的55mmol .L-1硝酸锌和55mmol .L-1六次四基四胺的混合水溶液中， 90°C恒温水浴生长7小时，抽取载玻片，于60°C干燥4小时，得到同型(N-N)异质结构的Sn0 2/ ZnO的复合纳米材料。
[0049] 实施例4
[0050] 将实施例1制备的Sn02/Zn0复合材料进行XRD测试，作为比较，图1中的曲线(a)和 (b)分别给出了 SnO和ZnO的XRD曲线。从图1的曲线(a)和(b)可以看出，单喷头静电纺丝法制 备的Sn02和采用低温水浴法制备的ZnO分别属于正四方晶系的金红石结构和六方晶系纤锌 矿(Wur tz ite)型结构。从图1的曲线（c)可以看出，Sn〇2/ZnO复合材料中同时存在正四方相 晶系金红石结构的Sn02和六方晶系纤锌矿型结构一致ZnO。
[0051 ] 实施例5
[0052]将实施例1制备的Sn02/Zn0复合材料进行SEM测试，如图2~5所示，图2为静电纺丝 制备的Sn〇2纳米纤维，图2可以看出Sn〇2纳米纤维为中空的多级结构，每根Sn〇2纳米纤维均 由排列均匀的Sn02纳米小颗粒组成.图3为低温水浴法制备的花状ZnO纳米棒，界面呈正六 角形，且多个了ZnO纳米棒汇集在一起，呈花状氧化ZnO。图4和图5为生长了ZnO纳米棒的 Sn02纳米纤维。不仅保持了 Sn02纳米纤维的中空结构而且同样为中空的多级结构，ZnO纳米 棒依于Sn〇2纤维上的Sn〇2纳米颗粒上生长，形成多级的异质结构的Sn〇2/ZnO复合纤维。 [0053] 实施例6
[0054] 为了进一步验证Sn〇2/ZnO复合纤维上Sn、Zn、0元素的存在，实验中对Sn〇2/Zn复合 纤维样品的局部特定区域进行了X射线能量色散谱(EDX)分析，如图6所示。对图6中内嵌小 图方框区域进行扫描，检测到该区域样品中同时存在C、Sn、Zn和0元素的特征峰。说明在该 材料中，同时存在(：、5]1、211、0三种元素，进一步证实了利用511〇2/211〇复合纤维是由两种金属 氧化物组成的复合材料及其元素的组成。表1列出了 Sn02/Zn0复合纤维照片区域扫描的各 元素含量质量百分比和原子百分比。可以看出，在静电纺丝法制备的Sn0 2纳米纤维上附着 生长了少量的ZnO纳米棒。而其中大量的C元素是表征所用到的导电胶的主要成份，由于烧 结不完全或空气中吸附的有机分子所造成的也可能会导致微量的C元素存在。
[0055]表1.同型异质纳米复合材料Sn02/Zn0元素含量表
[0056]
[0057] 实施例7
[0058] 对Sn02/Zn0复合纤维进行TEM测试，图7给出了多级结构Sn02/Zn0复合纤维的TEM照 片，由图7(a)可以看出，静电纺丝法制备的Sn02纳米纤维为多级结构，每根Sn02纳米纤维由 多个排列均匀的纳米颗粒组成，且排列均匀致密，纳米颗粒间有微小空隙，可见中空结构。 而从图7(b)Sn02/Zn0复合纤维的TEM照片可以看出，Sn0 2/Zn0复合纤维仍保持了 Sn02纳米纤 维原来的中空分级结构，而在Sn〇2纳米纤维表面生长了ZnO纳米棒，与SEM照片相一致。
[0059] 实施例8
[0060]图8给出了 Sn02/Zn0复合纤维表面局部Sn02和ZnO放大的晶格条纹测量照片。依据 金红石结构Sn〇2的晶体学参数计算得到，Sn〇2晶体的（110)、（ 001)和（111)晶面相对应的晶 面间距分别为0 · 3347nm，0 · 3187nm和0 · 2309nm。图 7所测的Sn〇2晶体在（110)、（001)和（111) 晶面相对应的晶面间距分别为0.3344nm，0.3184nm和0.2340nm，属于典型的金红石结构的 Sn02的晶格衍射条纹。可以看出Sn02纳米纤维在水热法生长ZnO纳米棒过程中仍然保持了原 来的结构和形貌。同样依据六角纤锌矿结构的ZnO晶体学参数计算得到，ZnO晶体的（102)、 (101)、（110)、（100)和（002)晶面相对应的晶面间距为0.913211111、0.2478腦、0.1626腦、 0.281711111和0.260611111。图8为测量得到的2110晶体在（102)、（101)、（110)、（100)和（002)晶面 相对应的晶面间距为 0.1904nm、0.2464nm、0.1618nm、0.2800nm和 0.2618nm，与典型的ZnO 纳 米棒的晶格衍射条纹宽度相一致，说明在Sn02纳米纤维表面的确生长了棒状的六角纤锌矿 结构ZnO。
[0061 ] 应用例
[0062] 1、制备气敏元件
[0063]将实施例1所得Sn02/Zn0纳米复合材料与去离子水调成糊状，均匀地涂敷在带有 一对加热电极和二对测量电极的圆柱形陶瓷管上，制成Sn02/Zn0旁热式气敏元件。
[0064] 2、气敏特性测试
[0065] 将气敏元件置于静态测试腔内部。用注射器抽取一定体积的目标气体，注入封闭 的静态测试腔内，在风扇带动下，目标气体均匀地分布在整个测试腔。需要注入气体的体积 (V)与测试腔内目标气体浓度(C)的关系为:V =( 50 X C) /V %。其中，v %为注射器抽取的气 瓶内气体的浓度。气体的脱附采用打开测试腔使元件暴露在空气中的方法进行。气敏元件 的输出电压通过一个分压电路来测量，该分压电路由串联分压电阻RL与气敏兀件串联，总 电压为10V。气体响应灵敏度(S)定义为元件在空气中阻值R a与元件吸附气体后阻值心的比：
[0066]
[0067]具中，Ka = KL(10-Vair)/Vair，Rg = RL(10-Vgas)/Vgas，Vair 和 Vgas 分别为气敏元件在空 气中的电压和在目标气体中的电压。
[0068]引入不同浓度(浓度范围为0.1-500ppm)的甲醛、苯、甲苯、甲醇、丙酮及氨气气体 分子。对Sn02/Zn0异质复合纤维气敏元件的最佳工作温度进行测试。为了进一步对Sn02/Zn0 异质复合纤维气敏元件的丙酮气敏性能进行动态测试，
[0069] 图9中给出了Sn〇2/ZnO异质纤维气敏元件在400°C工作温度下，对1~lOOppm丙酮 的动态响应曲线。图中可以看出Sn02/Zn0异质纤维气敏元件对丙酮浓度从lppm变化到 lOOppm的9个响应循环周期。在丙酮浓度为lppm时，Sn〇2/ZnO异质纤维气敏元件响应值为 1.162，丙酮浓度为lOOppm时，其响应值为12.5。
[0070]图10给出了丙酮浓度为5ppm时的响应曲线，可以看出Sn〇2/ZnO异质纤维气敏元件 对低浓度丙酮响应时间较短，响应时间为12s，恢复时间为25s，说明该元件具有较好的响应 及恢复特性。为了进一步比较Sn〇2/ZnO异质纤维气敏元件和单一的Sn〇2和ZnO纳米纤维气敏 元件的丙酮敏感特性，分别相现的丙酮浓度下对Sn0 2和ZnO纳米纤维气敏元件进行了丙酮 敏感性能测试。
[0071 ] 图11给出了可以看出三种元件Sn〇2，Ζη0和Sn〇2/ZnO气敏元件对1~lOOppm丙酮响 应的线性度较好，其中ZnO气敏元件对丙酮基本不响应，而Sn02气敏元件对丙酮响应较低， Sn02/Zn0异质纤维气敏元件对丙酮表现出良好的响应特性。
[0072]为了研究异质纳米复合材料的气敏特性，对Sn02/Zn0的交叉选择性进行了测试， 分别对lOppm的甲醛、苯、乙醇、氨、丙酮等气体进行了交叉选择性测试，测试结果如图12所 示。图中可以看出静电纺丝制备的311〇 2/211〇气敏元件对1(^111丙酮的响应最高，约为3.94， 对1 Oppm氨气的响应其次，约为2.64，而对甲醛和乙醇的响应约为2，而对苯几乎不响应。 [0073]以上所述，仅为本发明创造较佳的【具体实施方式】，但本发明创造的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明 创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料的制备方法，其特征在于，包 括下述工艺步骤： Sl以PVP为有机溶剂，以SnCl2 · 2H20、乙醇和DMF混合液为纺丝前驱液，经静电纺丝及高 温含氧煅烧，制备中空多级结构的SnO2纳米纤维； S2经乙酸锌乙醇溶液处理的SnO2纳米纤维浸入硝酸锌、六次四基四胺的水溶液，得到同 型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO的复合纳米材料。2. 根据权利要求1所述的同型(n-n)异质结构的Sn02/Zn0纳米复合纤维材料的制备方 法，其特征在于，所述的步骤Sl具体为:将SnCl 2 · 2H20、乙醇和DMF充分混合制成Sn盐的纺丝 前驱液，以PVP为有机溶剂，采用静电纺丝法得到中间产物，经600°C高温含氧煅烧，得到中 空多级结构的Sn〇2纳米纤维。3. 根据权利要求1或2所述的同型(n-n)异质结构的Sn02/Zn0纳米复合纤维材料的制备 方法，其特征在于，SnCl 2 · 2H20与PVP的质量比为(0 · 5~1 · 1): (0 · 5~1 · 5);乙醇与SnCl2 · 2H20的配比为(2~6)ml:(0.3~l)g;DMF和乙醇的体积比为(0.5~0.8):1。4. 根据权利要求1所述的同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料的制备方 法，其特征在于，步骤S2中所述的Sn〇2纳米纤维处理工艺为:将Sn〇2纳米纤维研磨成粉末，加 入乙醇稀释调成糊状，旋涂于载玻片上0.1~0.5mm，于200~250°C干燥箱干燥0.5~1.5小 时，将0.02~0.06mol/L的乙酸锌乙醇溶液均匀滴在SnO 2纳米纤维表面上，置于200~250 °C 干燥箱内干燥30~40分钟，使SnO2纳米纤维上生长ZnO种子。5. 根据权利要求1所述的同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料的制备方 法，其特征在于，步骤S2中所述复合工艺具体为:将已干燥好的涂有生长ZnO种子的SnO 2纳 米纤维载玻片浸入硝酸锌和六次四基四胺的混合水溶液中，硝酸锌与六次四基四胺的浓度 比为1:1，于80~100°C恒温水浴生长4~7小时，抽取玻璃片，于40~60°C干燥2~4小时，得 到同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO的复合纳米材料。6. 根据权利要求5所述的同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料的制备方 法，其特征在于，每1升水中加入55mmol~58mmol硝酸锌或六次四基四胺。7. -种同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维材料是按照权利要求1~6所述的 任一种方法制备的。8. 权利要求1~6所述任一种方法制备的同型(n-n)异质结构的Sn〇2/ZnO纳米复合纤维 材料在制备气敏元件中的应用。
【文档编号】G01N27/04GK105887465SQ201610368100
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】杜海英, 孙炎辉, 于乃森, 谷秋实
【申请人】大连民族大学