本发明属于气敏材料技术领域，具体涉及一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法与应用。
背景技术：
人类呼出气体包含来自人体代谢过程的数千种不同的挥发性有机化合物（voc），对于糖尿病患者来说，身体会产生过量的酮类物质，如丙酮，这是因为人体使用脂肪代替葡萄糖来产生能量，然后在呼吸过程中呼出。丙酮已成功用作糖尿病的生物标志物，特别是1型糖尿病，目前通过气体分析技术已经可以定量分析丙酮浓度从而诊断患者的糖尿病情况，已经有许多研究报道了使用气相色谱（gc-ms）、离子迁移谱法(ims)、选择离子流动管质谱技术(sift-ms)和质子转移-质谱法(ptr-ms)。虽然这些技术灵敏可靠，但成本很高、体积较大、操作复杂，并不适合日常监控，因此研发便携灵敏的丙酮传感器非常重要。半导体气敏电阻传感器由于其体积小、稳定性高、便于操作、造价低等优势，成为比较合适的呼出气丙酮探测手段。
zno作为一种最基本的半导体材料在过去几十年内已经被广泛研究和使用，在1989年首次被用作检测丙酮的传感材料，其灵敏度较低、选择性和稳定性差的缺点一直限制它实际应用。但随着纳米技术的进一步发展，通过掺杂和调控形貌提高材料气敏性能的手段已经逐渐成熟，zno的气敏性能得到改善。
技术实现要素：
针对目前zno传感材料选择性的不足，本发明的目的在于提供一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法与应用，该制备方法通过非常简单的一步水热法，无模板自组装生长构造多核-壳多孔zno微米球，克服zno选择性差的缺点，在氢气(h2)、甲烷(ch4)、丙烷(c3h8)、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、甲醇(ch3oh)、丙酮(ch3coch3)这几种气体中，对丙酮具有优异的选择性和较高的灵敏度。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，二水乙酸锌(zn(ac)2·2h2o)溶于甲醇溶液中，磁力搅拌10min后，超声处理10min，再继续磁力搅拌10min，作为溶液a；
步骤2，将水杨酸(c7h6o3)溶于甲醇溶液中，磁力搅拌20min，作为溶液b；
步骤3，将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min后，再混合溶液转移至反应釜中，连同反应釜置于烘箱中160℃时反应24h，反应产物分别用乙醇和水离心洗涤3次后，于烘箱中于60℃干燥12h，得到浅黄色粉末的多核-壳结构的zno微米球；
步骤4，将浅黄色粉末在400-600℃下煅烧2h，即得多核-壳结构的zno多孔材料。
作为改进的是，步骤3中乙酸锌和水杨酸的摩尔比为1-1.5：0.75-1.25。
作为改进的是，步骤3中溶液a和溶液b混合还加入聚乙烯吡咯烷酮（pvp）。
作为改进的是，步骤4中煅烧温度为450℃。
作为改进的是，步骤4中煅烧时升温速率为5℃/min。
上述一种多核-壳多孔结构的zno材料在丙酮检测上的应用。
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法与应用，在步骤2中首次引入水杨酸作为反应试剂参与合成zno，不同于现有报道的任何合成方法。水杨酸不仅和锌离子配位，还充当结构指示剂作用和酸刻蚀作用，形成的多核-壳结构，因为独特的形貌以及较强的极性面，对丙酮有很好的选择性。煅烧之后由于晶体的再次生长，形成多孔结构，气体渗透性增强，材料比表面积增加，对丙酮的响应提高，但选择性仍然不变。本发明有效地解决zno传感器对丙酮选择灵敏度低的问题。
附图说明
图1为本发明摩尔比为1.5:0.75时多核-壳zno微米球的结构示意图。
图2为本发明摩尔比为1.5:0.75时多核-壳结构的zno多孔材料的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1乙酸锌和水杨酸的摩尔比为1.25:1
一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，0.137g二水乙酸锌(zn(ac)2·2h2o)溶于15ml甲醇溶液中，磁力搅拌10min后，超声处理10min，再继续磁力搅拌10min，作为溶液a；
步骤2，将0.069g水杨酸(c7h6o3)溶于甲醇溶液中，磁力搅拌20min，作为溶液b；
步骤3，将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min后，加入20mg聚乙烯吡咯烷酮（pvp）继续搅拌10min，再将混合溶液转移至50ml反应釜中，连同反应釜置于烘箱中160℃时反应24h，反应产物分别用乙醇和水离心洗涤3次后，于烘箱中于60℃干燥12h，得到浅黄色粉末的多核-壳结构的zno微米球；
步骤4，将浅黄色粉末在450℃下煅烧2h，其中升温速率为5℃/min，即得多核-壳结构的zno多孔材料。
实施例2乙酸锌和水杨酸的摩尔比为1.5：0.75
一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，0.164g二水乙酸锌(zn(ac)2·2h2o)溶于15ml甲醇溶液中，磁力搅拌10min后，超声处理10min，再继续磁力搅拌10min，作为溶液a；
步骤2，将0.052g水杨酸(c7h6o3)溶于甲醇溶液中，磁力搅拌20min，作为溶液b；
步骤3，将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min后，加入20mg聚乙烯吡咯烷酮（pvp）继续搅拌10min，再将混合溶液转移至50ml反应釜中，连同反应釜置于烘箱中160℃时反应24h，反应产物分别用乙醇和水离心洗涤3次后，于烘箱中于60℃干燥12h，得到浅黄色粉末的多核-壳结构的zno微米球；
步骤4，将浅黄色粉末在450℃下煅烧2h，其中升温速率为5℃/min，即得多核-壳结构的zno多孔材料。
实施例3乙酸锌和水杨酸的摩尔比为1：1.25
一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，0.109g二水乙酸锌(zn(ac)2·2h2o)溶于15ml甲醇溶液中，磁力搅拌10min后，超声处理10min，再继续磁力搅拌10min，作为溶液a；
步骤2，将0.086g水杨酸(c7h6o3)溶于甲醇溶液中，磁力搅拌20min，作为溶液b；
步骤3，将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min后，加入20mg聚乙烯吡咯烷酮（pvp）继续搅拌10min，再将混合溶液转移至50ml反应釜中，连同反应釜置于烘箱中160℃时反应24h，反应产物分别用乙醇和水离心洗涤3次后，于烘箱中于60℃干燥12h，得到浅黄色粉末的多核-壳结构的zno微米球；
步骤4，将浅黄色粉末在450℃下煅烧2h，其中升温速率为5℃/min，即得多核-壳结构的zno多孔材料。
实施例4乙酸锌和水杨酸的摩尔比为1.5：0.75，不加入聚乙烯吡咯烷酮（pvp）
一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，0.164g二水乙酸锌(zn(ac)2·2h2o)溶于15ml甲醇溶液中，磁力搅拌10min后，超声处理10min，再继续磁力搅拌10min，作为溶液a；
步骤2，将0.052g水杨酸(c7h6o3)溶于甲醇溶液中，磁力搅拌20min，作为溶液b；
步骤3，将溶液a和溶液b混合，磁力搅拌10min后，将混合溶液转移至50ml反应釜中，连同反应釜置于烘箱中160℃时反应24h，反应产物分别用乙醇和水离心洗涤3次后，于烘箱中于60℃干燥12h，得到浅黄色粉末的多核-壳结构的zno微米球；
步骤4，将浅黄色粉末在450℃下煅烧2h，其中升温速率为5℃/min，即得多核-壳结构的zno多孔材料。
将实施例1-4制备的多核-壳结构的zno多孔材料在乙醇中超声分散，均匀涂抹在电极上，再在60℃干燥10min，分别测试50ppmh2、50ppmch3oh、50ppmch3coch3、10000ppmch4、10000ppmc3h8，700ppmco，15000ppmco2，结果如表1所示。
表1本发明所制备的多核-壳结构的zno多孔材料制备的传感器的性能检测
综上所述，本发明一种多核-壳结构的zno多孔材料的制备方法的制备方法与应用，在步骤2中首次引入水杨酸作为反应试剂参与合成zno，不同于现有报道的任何合成方法。水杨酸不仅和锌离子配位，还充当结构指示剂作用和酸刻蚀作用，形成的多核-壳结构，因为独特的形貌以及较强的极性面，对丙酮有很好的选择性。煅烧之后由于晶体的再次生长，形成多孔结构，气体渗透性增强，材料比表面积增加，对丙酮的响应提高，但选择性仍然不变。本发明有效地解决zno传感器对丙酮选择灵敏度低的问题。另外，当乙酸锌和水杨酸的摩尔比为1.5：0.75时制备的多核-壳结构的zno多孔材料更好，制备成的传感器响应速度更快。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。