基于MOF的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用与流程

本发明属于金属氧化物纳米材料领域，具体涉及一种基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法及产品和应用。

背景技术：

in2o3是一种禁带宽度为3.55-3.75ev的n型半导体，与其他半导体金属氧化物相比，in2o3具有电阻率较低、催化活性好，能带较宽等优点，已经成为一种新型的气敏材料，被应用在气体传感器领域。in2o3由于其电阻率会随表面吸附气体种类和浓度的不同而变化，利用该性质可以检测气体的成分和浓度，对一氧化碳、苯、乙醇蒸气、丙酮等多种气体都具有很高的灵敏度。但是，单一的in2o3气体传感器仍有工作温度高和选择性差等缺点。加入其他金属元素可与in2o3材料构建pn异质结，形成电子耗尽层，提高in2o3吸附空气中氧分子的能力，从而，在与目标气体分子的接触中，可以释放出更多电子，大大提高气敏元件响应前后的电阻差，提高响应值。因此元素掺杂是提高in2o3气敏传感器灵敏度和选择性的重要方法。然而，在一般的掺杂金属元素的反应过程中，金属元素容易聚集，使构建pn异质结的几率大大降低，气敏性能的提高受到限制。

mof(metal-organicframework,金属有机框架)是由金属离子与有机配体通过配位键形成的一类新型纳米多孔材料。由于其固定的框架性结构，可以有效保留材料的优秀形貌和结构，经过焙烧以后得到均匀掺杂的纳米材料。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种基于mof的nio/in2o3异质结纳米材料的制备方法，利用in元素的金属有机框架结构(mof)，通过调节前驱体的浓度、掺杂ni元素的比例、反应时间和反应温度条件，制备nio/in2o3异质结纳米材料，包括如下步骤：

(1)称取0.3~0.4g硝酸铟和一定量苯二甲酸，使硝酸铟与苯二甲酸质量比为(1.5-4):1在烧瓶内溶解于10ml的n,n-二甲基甲酰胺中，得搅拌均匀的溶液；

(2)将浓度为0.04mol/l醋酸钠溶液50µl滴入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；

(3)将烧瓶内的溶液加热并反应一段时间后冷却至室温，将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；

(4)待干燥完毕后，将沉淀与醋酸镍按质量比（10-100）：1混合，溶解于去离子水中，在室温下搅拌；

(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中500~600℃进行焙烧，得到nio/in2o3异质结纳米材料。

本发明利用mof作为模板，合成了nio/in2o3异质结纳米材料，可控性强，提供了一种优质的气敏传感器材料的合成方法。

在上述方案基础上，步骤(1)所述苯二甲酸的质量为0.1~0.2g。

步骤(3)中，反应时间为20min~40min，反应温度为100℃。

步骤(4)所述醋酸镍的质量为0.0025g~0.025g，沉淀质量为0.25g，所述去离子水体积为10ml。

步骤(4)所述焙烧温度为500~600℃，升温速度为2~5℃/min，焙烧时间为60min~120min。

具体的，本发明提供一种基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取硝酸铟与苯二甲酸，溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；n,n-二甲基甲酰胺的体积为10ml，硝酸铟的质量为0.3~0.4g，苯二甲酸的质量为0.1~0.2g；

(2)将醋酸钠溶液滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；所述醋酸钠溶液的体积为50µl，浓度为0.04mol/l；

(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应20min~40min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；

(4)待干燥完毕后，将沉淀与醋酸镍混合，溶解于去离子水中，在室温下搅拌；所述醋酸镍的质量为0.0025g~0.025g，沉淀质量为0.25g，所述去离子水体积为10ml；

(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中进行焙烧，焙烧温度为500~600℃，升温速度为2~5℃/min，焙烧时间为60min~120min，得到nio/in2o3异质结纳米材料。

本发明提供一种基于mof的氧化镍/三氧化二铟异质结纳米材料，根据上述任一所述方法制备得到。该nio/in2o3异质结纳米材料纯度高，尺寸均一，形貌优异，且对三乙胺气体有较高的响应值，响应恢复速度快，是一种优质的气敏传感器材料。

本发明提供一种基于mof的nio/三氧化二铟异质结纳米材料在三乙胺检测中的应用。

本发明的优越性在于：ni的加入量可控，且分布均匀；本发明制备方法获得的nio/in2o3异质结纳米材料纯度高，尺寸均一，形貌优异，且对三乙胺气体有较高的响应值，响应恢复速度快。

附图说明

图1为本发明的nio/in2o3异质结纳米材料，在不同温度条件下，对10ppm三乙胺气体的响应曲线。

具体实施方式

实施例1

一种基于mof的nio/in2o3异质结纳米材料的制备方法，利用in元素的mof，通过调节前驱体的浓度、掺杂ni元素的比例、反应时间和反应温度条件，制备nio/in2o3异质结纳米材料，按如下步骤：

(1)称取0.35g硝酸铟与0.15g苯二甲酸，溶解于10mln,n-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；

(2)将50µl的醋酸钠溶液(浓度为0.04mol/l)滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；

(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应30min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；

(4)待干燥完毕后，将0.25g沉淀与0.0025g醋酸镍混合，溶解于10ml去离子水中，在室温下搅拌；

(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中于600℃焙烧1h，升温速率5℃/min，得到nio/in2o3异质结纳米材料。

图1为本发明的nio/in2o3异质结纳米材料在不同温度下对10ppm三乙胺气体的响应曲线，其中，在180℃下响应值高达15。

实施例2

一种基于mof的nio/in2o3异质结纳米材料的制备方法，与实施例1近似，按如下步骤：

(1)称取0.4g硝酸铟与0.15g苯二甲酸，溶解于10mln,n-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；

(2)将50µl的醋酸钠溶液(浓度为0.04mol/l)滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；

(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应30min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；

(4)待干燥完毕后，将0.25g沉淀与0.005g醋酸镍混合，溶解于10ml去离子水中，在室温下搅拌；

(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中于600℃焙烧1h，升温速率5℃/min，得到nio/in2o3异质结纳米材料。

实施例3

一种基于mof的nio/in2o3异质结纳米材料的制备方法，与实施例1近似，按如下步骤：

(1)称取0.35g硝酸铟与0.1g苯二甲酸，溶解于10mln,n-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀；

(2)将50µl的醋酸钠溶液(浓度为0.04mol/l)滴入(1)中溶液中，搅拌均匀；

(3)将烧瓶内的溶液加热至100℃反应30min；冷却至室温；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥；

(4)待干燥完毕后，将0.25g沉淀与0.025g醋酸镍混合，溶解于10ml去离子水中，在室温下搅拌；

(5)将沉淀进行过滤，并用乙醇洗涤，干燥，再置于马弗炉中于600℃焙烧2h，升温速率5℃/min，得到nio/in2o3异质结纳米材料。