一种二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用与流程

本发明涉及纳米材料制备领域，具体是指一种二氧化锡纳米材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术：

随着工业生产和环境检测的迫切需要，研制高灵敏度、高选择性的气体传感器已成为研究人员的一大目标。金属氧化物与气体接触时其电导率等物理性质发生变化，利用该性质可以检测待测气体的成分和浓度。这种传感器具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长及价格低等优点，成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。其中sno2作为最早使用的气敏材料，具有优良的化学稳定性，在室温下有很强的抗酸碱腐蚀能力，是公认的优异的气敏响应材料。然而在实际应用领域，单纯的金属氧化物有一定局限性，如在气体检测领域，金属氧化物在灵敏度、响应温度、选择性方面难以同时满足需求。

针对以上问题，常用的方法是采用两种不同材料构建异质结或p-n结，如nio/sno2复合、sno2/α-fe2o3核壳结构等可以提升材料的气体响应特性，取得了不错的效果。然而，在进一步提升性能方面仍有待进一步提升。

本发明通过制备过程中加入zif-8，反应结束后用酸洗的方式去除，得到sno2纳米材料，该方法制备的材料可用于气敏材料、光催化材料、储能负载材料等。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种二氧化锡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二氧化锡纳米材料产品。

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方案实现：一种二氧化锡纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将摩尔浓度0.018~0.025m的sncl4·5h2o水溶液和浓度为0.018~0.025m的络合剂水溶液按体积比1：1，磁力搅拌均匀，得到混合溶液a；

步骤二：按溶液a和二甲基甲酰胺和乙醇按体积比1：0.4~0.6：0.4~0.6混合均匀，得到溶液b；

步骤三：按2-甲基咪唑锌盐（zif-8）和sncl4·5h2o质量比1：60~80称取zif-8粉末，置于溶液b中，以功率300~500w超声反应1~2小时，得到溶液c；

步骤四：向溶液c中滴加氨水调节溶液的ph值至9~10，将溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，置于微波合成器中170~180℃热处理20~24h，待温度降至室温，将所得沉淀用去离子水和乙醇各洗涤2次，然后真空干燥；

步骤五：将步骤四所得样品置于50ml浓度3~4m的硝酸水溶液中，转移至聚四氟乙烯反应釜中150℃反应6~8h，得到sno2粉末。

步骤一所述的络合剂为乙二胺四乙酸二钠；

步骤三所述的2-甲基咪唑锌盐的合成方法为：0.558g的zn(no3)2·6h2o和0.616g的2-甲基咪唑分别溶于15ml甲醇中，室温搅拌10分钟后静置24h，离心，干燥，得到zif-8。

本发明还提供了一种二氧化锡纳米材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明也提供了一种二氧化锡纳米材料在甲醛检测中的应用。

本发明方法所得的sno2纳米材料具有较大的比表面积，制备过程中添加zif-8材料结合后期酸洗过程，可增加sno2纳米材料的缺陷态、孔隙率及孔隙尺寸，对改善材料的选择性和灵敏度起到非常重要的作用，并且制备方法简单，工艺条件容易实现。

附图说明

图1为本发明制备的sno2纳米材料对浓度为20ppm的不同气体的选择性测试。

具体实施方式

实施例1：

一种二氧化锡纳米材料，按如下步骤制备：

步骤一：将摩尔浓度0.018m的sncl4·5h2o水溶液和浓度为0.018m的络合剂乙二胺四乙酸二钠水溶液按体积比1：1，磁力搅拌均匀，得到混合溶液a；

步骤二：按溶液a和二甲基甲酰胺和乙醇按体积比1：0.4：0.4混合均匀，得到溶液b；

步骤三：称取0.558g的zn(no3)2·6h2o和0.616g的2-甲基咪唑锌盐（zif-8）分别溶于15ml甲醇中，室温搅拌10分钟后静置24h，离心，干燥，得到zif-8，2-甲基咪唑按zif-8和sncl4·5h2o质量比1：60称取zif-8粉末，置于溶液b中，以功率300w超声反应1小时，得到溶液c；

步骤四：向溶液c中滴加氨水调节溶液的ph值至10，将溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，置于微波合成器中170℃热处理24h，待温度降至室温，将所得沉淀用去离子水和乙醇各洗涤2次，然后真空干燥；

步骤五：将步骤四得到的样品研磨，然后置于50ml浓度3m的硝酸水溶液中，转移至聚四氟乙烯反应釜中150℃反应6h，得到sno2粉末。

本实施例合成的纳米材料对甲醛最佳响应温度为150℃，对浓度为10ppm的甲醛响应灵敏度为5.3。

实施例2：

一种二氧化锡纳米材料，与实施例1近似，按如下步骤制备：

步骤一：分别配摩尔浓度为0.025m的sncl4·5h2o水溶液和摩尔浓度为0.025的络合剂乙二胺四乙酸二钠水溶液，按体积比1：1混合，磁力搅拌均匀，得到混合溶液a；

步骤二：按溶液a和二甲基甲酰胺和乙醇按体积比1：0.6：0.6混合均匀，得到溶液b；

步骤三：0.558g的zn(no3)2·6h2o和0.616g的2-甲基咪唑分别溶于15ml甲醇中，室温搅拌10分钟后静置24h，离心，干燥，得到zif-8；按2-甲基咪唑锌盐（zif-8）和sncl4·5h2o质量比1：60称取zif-8粉末，置于溶液b中，以功率300w超声反应1小时，得到溶液c；

步骤四：向溶液c中滴加氨水调节溶液的ph值至10，将溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，置于微波合成器中180℃热处理24h，待温度降至室温，将所得沉淀用去离子水和乙醇各洗涤2次，然后真空干燥；

步骤五：将步骤四得到的样品研磨，然后置于50ml浓度3m的硝酸水溶液中，转移至聚四氟乙烯反应釜中150℃反应6h，得到sno2粉末。

本实施例合成的纳米材料对甲醛最佳响应温度为150℃，对浓度为10ppm的甲醛响应灵敏度为6.1。

实施例3：

一种二氧化锡纳米材料，与实施例1近似，按如下步骤制备：

步骤一：分别配摩尔浓度为0.02m的sncl4·5h2o水溶液和摩尔浓度为0.018的乙二胺四乙酸二钠水溶液，将摩尔浓度0.02m的sncl4·5h2o水溶液和浓度为0.018m的络合剂乙二胺四乙酸二钠水溶液按体积比1：1，磁力搅拌均匀，得到混合溶液a；

步骤二：按溶液a和二甲基甲酰胺和乙醇按体积比1：0.5：0.6混合均匀，得到溶液b；

步骤三：将0.558g的zn(no3)2·6h2o和0.616g的2-甲基咪唑分别溶于15ml甲醇中，室温搅拌10分钟后静置24h，离心，干燥，得到zif-8；按2-甲基咪唑锌盐（zif-8）和sncl4·5h2o质量比1：60称取zif-8粉末，置于溶液b中，以功率500w超声反应1小时，得到溶液c；

步骤四：向溶液c中滴加氨水调节溶液的ph值至10，将溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，置于微波合成器中180℃热处理24h，待温度降至室温，将所得沉淀用去离子水和乙醇各洗涤2次，然后真空干燥；

步骤五：将步骤四得到的样品研磨，然后置于50ml浓度4m的硝酸水溶液中，转移至聚四氟乙烯反应釜中150℃反应7h，得到sno2粉末。

本实施例合成的纳米材料对甲醛最佳响应温度为150℃，对浓度为10ppm的甲醛响应灵敏度为8.2。

图1为本实施例3所得样品在工作温度150℃时对浓度10ppm甲醛的长期稳定性测试，敏感材料一直工作在最佳工作温度下，材料的响应误差非常小，说明该材料具有很好的长期稳定性和良好的重复性。

上述的实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。