一种钨酸锌氧化锌混合纳米材料及其合成方法与流程

本发明涉及一种纳米结构钨酸锌氧化锌混合材料及其制备方法，主要用于气敏传感器领域。

背景技术：

氢气是易燃易爆气体，在空气中的爆炸极限为4％-90％，因此实时检测氢气浓度是非常必要的。然而目前所研究的氢气传感器仍然存在着选择性差，灵敏度低等局限性，因此研究对氢气敏感的材料具有重大意义。纳米材料具有特殊的结构和性能,可以广泛地应用在物理、化学、光学、电子学等领域。钨酸锌纳米材料是一种良好的光致发光、光催化及气敏性材料。氧化锌纳米材料是一种金属氧化物半导体，是最早研究的气敏材料之一，具有广阔的应用前景。将两者结合，可能会大大提高材料的气敏性能。

技术实现要素：

本发明的目的是是提供一种低成本，制备过程简单的纳米钨酸锌氧化锌混合材料及其合成方法，提供具有气敏性能的纳米结构。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种钨酸锌氧化锌混合纳米材料及其合成方法，钨酸锌氧化锌混合纳米材料由单斜相ZnWO₄与六方相ZnO组成，其中ZnWO₄与ZnO的质量比为(4—5)：(5—6)，优选两者等质量比，按照下述步骤进行：

步骤1，将Zn(NO₃)₂溶于去离子水中，并加入SDS(十二烷基硫酸钠)溶解，将上述所得溶液记为溶液1；

步骤2，将Na₂WO₄·2H₂O溶于去离子水，将上述所得溶液记为溶液2，所述溶液2和溶液1为等体积比；

步骤3，将溶液2逐滴滴加到溶液1中并搅拌均匀，得到混合液；

步骤4，用0.5-1.5mol/L的NaOH水溶液将上述所得混合液的pH值调至10-12；

步骤5，将混合液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，150-200℃反应14-20h，然后自然冷却到室温20-25℃，得到混合物；

步骤6，将反应完成后的混合物离心，取白色沉淀，用去离子水和无水乙醇各洗涤数次，并在40-60℃的干燥箱中干燥6-12h，得到钨酸锌氧化锌混合纳米材料。

在所述步骤1中，Zn(NO₃)₂的加入量为0.50-1质量份，优选0.65—0.68质量份，SDS的加入量为0.10-0.25质量份，优选0.12—0.15质量份，1质量份是指1g。

在所述步骤2中，Na₂WO₄·2H₂O的加入量为0.50-1质量份，优选0.7—0.75质量份。

在所述步骤4中，所述NaOH水溶液优选1mol/L。

在所述步骤5中，反应温度优选180℃，反应时间优选16h。

在所述步骤6中，干燥温度优选50℃，干燥时间优选9h。

如图1所示，图1为本发明制备得到的钨酸锌氧化锌混合纳米材料的XRD图，其中既具有标准ZnWO₄(JCPDS No:15-0774)的衍射峰，又具有标准ZnO(JCPDS No:79-2205)的衍射峰。证明所制备的样品为单斜相ZnWO₄与六方相ZnO的混合物，其中ZnWO₄与ZnO的质量比为(4—5)：(5—6)。图中的衍射峰强而尖锐，说明样品结晶度很高。

如图2所示，图2为本发明制备得到的钨酸锌氧化锌混合纳米材料的SEM照片，钨酸锌氧化锌混合纳米材料为棒状和花状结构的混合物，其中棒状结构为ZnWO₄，花状结构为ZnO。

本发明的有益效果为：采用本发明方法所制备的钨酸锌氧化锌混合纳米材料具有气敏性能的纳米结构，本发明实施费用低，操作简便，污染低，是一种高效经济的合成方法。

附图说明

图1是本发明制备得到的钨酸锌氧化锌混合纳米材料的XRD图；

图2是本发明制备得到的钨酸锌氧化锌混合纳米材料的SEM照片。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

采用水热法制备钨酸锌氧化锌混合纳米材料，其步骤如下：

步骤1，将0.68g Zn(NO₃)₂溶于10mL去离子水中，并加入0.15g SDS溶解，将上述所得溶液记为溶液1；

步骤2，将0.75g Na₂WO₄·2H₂O溶于10mL去离子水，将上述所得溶液记为溶液2；

步骤3，将溶液2逐滴滴加到溶液1中并搅拌均匀；

步骤4，用1mol/L的NaOH溶液将混合液的pH值调至10；

步骤5，将混合液转移到60mL聚四氟乙烯高压反应釜中，180℃反应16h，然后自然冷却到室温25℃；

步骤6，将反应完成后的混合物离心，取白色沉淀，用去离子水和无水乙醇各洗涤数次，并在50℃干燥箱中干燥9h，得到钨酸锌氧化锌混合纳米材料。

实施例2

采用水热法制备钨酸锌氧化锌混合纳米材料，其步骤如下：

步骤1，将0.65g Zn(NO₃)₂溶于10mL去离子水中，并加入0.12g SDS溶解，将上述所得溶液记为溶液1；

步骤2，将0.7g Na₂WO₄·2H₂O溶于10mL去离子水，将上述所得溶液记为溶液2；

步骤3，将溶液2逐滴滴加到溶液1中并搅拌均匀；

步骤4，用1mol/L的NaOH溶液将混合液的pH值调至11；

步骤5，将混合液转移到60mL聚四氟乙烯高压反应釜中，150℃反应20h，然后自然冷却到室温20℃；

步骤6，将反应完成后的混合物离心，取白色沉淀，用去离子水和无水乙醇各洗涤数 次，并在40℃干燥箱中干燥12h，得到钨酸锌氧化锌混合纳米材料。

实施例3

采用水热法制备钨酸锌氧化锌混合纳米材料，其步骤如下：

步骤1，将0.5g Zn(NO₃)₂溶于10mL去离子水中，并加入0.1g SDS溶解，将上述所得溶液记为溶液1；

步骤2，将0.75g Na₂WO₄·2H₂O溶于10mL去离子水，将上述所得溶液记为溶液2；

步骤3，将溶液2逐滴滴加到溶液1中并搅拌均匀；

步骤4，用1mol/L的NaOH溶液将混合液的pH值调至12；

步骤5，将混合液转移到60mL聚四氟乙烯高压反应釜中，180℃反应16h，然后自然冷却到室温25℃；

步骤6，将反应完成后的混合物离心，取白色沉淀，用去离子水和无水乙醇各洗涤数次，并在50℃干燥箱中干燥9h，得到钨酸锌氧化锌混合纳米材料。

实施例4

采用水热法制备钨酸锌氧化锌混合纳米材料，其步骤如下：

步骤1，将1g Zn(NO₃)₂溶于10mL去离子水中，并加入0.25g SDS溶解，将上述所得溶液记为溶液1；

步骤2，将0.50g Na₂WO₄·2H₂O溶于10mL去离子水，将上述所得溶液记为溶液2；

步骤3，将溶液2逐滴滴加到溶液1中并搅拌均匀；

步骤4，用0.5mol/L的NaOH溶液将混合液的pH值调至11；

步骤5，将混合液转移到60mL聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃反应20h，然后自然冷却到室温20℃；

步骤6，将反应完成后的混合物离心，取白色沉淀，用去离子水和无水乙醇各洗涤数 次，并在60℃干燥箱中干燥6h，得到钨酸锌氧化锌混合纳米材料。

实施例5

采用水热法制备钨酸锌氧化锌混合纳米材料，其步骤如下：

步骤1，将0.7g Zn(NO₃)₂溶于10mL去离子水中，并加入0.20g SDS溶解，将上述所得溶液记为溶液1；

步骤2，将1.00g Na₂WO₄·2H₂O溶于10mL去离子水，将上述所得溶液记为溶液2；

步骤3，将溶液2逐滴滴加到溶液1中并搅拌均匀；

步骤4，用1.5mol/L的NaOH溶液将混合液的pH值调至12；

步骤5，将混合液转移到60mL聚四氟乙烯高压反应釜中，150℃反应14h，然后自然冷却到室温20℃；

步骤6，将反应完成后的混合物离心，取白色沉淀，用去离子水和无水乙醇各洗涤数次，并在40℃干燥箱中干燥12h，得到钨酸锌氧化锌混合纳米材料。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。