一种以三氧化钼为基底制备的不同形貌钼酸盐及其制备方法和应用

本发明属于微纳米材料，具体涉及一种以三氧化钼为基底制备的不同形貌钼酸盐及其制备方法和应用。

背景技术：

1、由于信息时代的快速发展，且环境的严重污染，气体检测工具成为了不可或缺的一部分。检测气体的几种传统技术是气相色谱分析和光谱，如质子转移反应质谱仪，离子迁移谱-质谱光谱测定法。然而，他们都有共同的缺点昂贵、耗时和样品处理复杂，大大减弱了在实际上的应用。气体传感器将检测到气体的信息转换成电信号，因其成本低、便携带等优点在日常生活中受到广泛应用。

2、三氧化钼(moo3)是一种重要的宽带隙n型半导体材料，其禁带宽度eg＝3.02ev，在气敏、储氢、光催化、电池等方面有超多应用。因此，对moo3材料的制备和性质的研究始终是当今科研界的热点课题。中国专利cn 110879238a公开了三氧化钼纳米结构敏感材料及相应氨气传感器及制备方法，具体公开了取相应量钼酸钠和硫脲，柠檬酸和十六烷基三甲基溴化铵，混合成溶液后，经加热保温干燥后获得mos2粉末，相应温度下煅烧获得moo3粉末敏感材料。并将该敏感材料配成浆料后涂覆于基座表面，相应温度下进行烧结，并相应设置电极，基座内部引线设置加热层，制得传感器。该传感器对氨气表现出超高的灵敏度，对100ppm氨的响应达到4000，检出下限可达100ppb。此专利中公开的三氧化钼纳米结构敏感材料的制备方法复杂，且其所能传感的气体有限，且灵敏度不高。

3、现有技术中通常通过对三氧化钼进行改性来提高其对气体传感的灵敏性，如中国专利cn 116046852a公开了一种zno纳米颗粒修饰α-三氧化钼异质结的高性能乙醇气体传感器，具体公开了：以一维α―moo3纳米带为基体，并采用简单的液相化学法使氧化锌纳米颗粒均匀的负载在一维α―moo3纳米带的表面进行表面修饰，两者形成n-n型的异质结复合材料。基于该复合材料制备了高性能乙醇气敏传感器。该专利中是通过氧化锌纳米颗粒的负载改性来提高对乙醇气体的传感灵敏性，但是其只对乙醇气体有响应，应用的范围较窄，且氧化锌纳米颗粒负载后不会改变一维α―moo3纳米带的形貌。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种以三氧化钼为基底制备的不同形貌钼酸盐及其制备方法和应用，以三氧化钼纳米棒为基底，通过加入不同种类的乙酸盐和氨水，在相同的制备步骤和制备条件下制备得到纳米片状或微米化状形貌的钼酸盐，且钼酸盐制成电阻型气体传感器后其灵敏度均显著高于三氧化钼纳米棒制成的气体传感器。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，所述方法包括以下步骤：

4、(1)将钼酸铵的硝酸溶液与天冬氨酸的硝酸溶液混合搅拌均匀，然后在160～200℃水热反应20～26h，经过滤、洗涤、干燥，制备得到三氧化钼纳米棒；

5、(2)将三氧化钼纳米棒分散到去离子水中，加入乙酸铜或乙酸锌，然后滴加氨水至体系ph为8～9，搅拌混合均匀，于110～130℃水热反应10～14h，然后经过滤、洗涤、干燥，得到前驱体；

6、(3)将前驱体在空气氛围中焙烧，即可制备得到多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花。

7、步骤(1)中，钼酸铵与天冬氨酸的质量比为2.5～3.0：1.0～1.3。

8、步骤(1)中，所述钼酸铵的硝酸溶液中，钼酸铵在硝酸溶液中的浓度为0.125～0.2g/ml；硝酸溶液的质量百分浓度为65-68％；所述天冬氨酸的硝酸溶液中，钼酸铵在硝酸溶液中的浓度为0.05～0.1g/ml；硝酸溶液的质量百分浓度为65-68％。

9、步骤(2)中，三氧化钼纳米棒与乙酸铜的质量比为0.1～0.15：0.1～0.3；三氧化钼纳米棒与乙酸锌的质量比为0.1～0.15：0.1～0.3。

10、步骤(2)中，所述氨水的质量百分浓度为25～28％。

11、步骤(2)中，混合搅拌的转速为50～300转/min，搅拌时间40～60min。

12、步骤(3)中，所述焙烧的条件为500～550℃加热保温0.5～2h。

13、本发明还提供了所述方法制备得到的多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花，所述多孔钼酸铜纳米片的粒径为200～250nm，平均孔径为15.8nm；所述多孔钼酸锌微米花的平均粒径为10～20μm，平均孔径为15.5nm。

14、本发明还提供了所述多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花在气体传感器中的应用，所述多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花对乙醇、异丙醇、甲醇气体的响应灵敏性较高，且稳定性好。

15、本发明提供的以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法中，首先以简单的制备方法制备得到三氧化钼纳米棒，再以三氧化钼纳米棒为基底，通过加入乙酸铜或乙酸锌和氨水，经水热反应得到前驱体，前驱体再经焙烧处理，通过在空气氛围中焙烧，使前驱体分解氧化成钼酸盐、水和二氧化碳，反应产物水和二氧化碳气体容易在焙烧过程中挥发除去，所以高温焙烧后，直接获得不同形貌的多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花。

16、多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花制成电阻型气体传感器后其灵敏度均显著高于三氧化钼制成的气体传感器，且对乙醇、异丙醇、甲醇气体的响应灵敏性较高，且稳定性好。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、1.本发明提供的制备方法简单，反应时间短、温度低；且通过同样的制备方法改变乙酸盐的种类即可制备得到具有高比表面积、高结晶度的不同形貌的尺寸均匀的钼酸盐，其在空气中结构稳定，性能稳定；

19、2.本发明提供的钼酸盐对空气中的有机挥发性气体具有很高的灵敏响应性；

20、3.本发明提供的制备方法对设备要求低，不需要微波等复杂条件，原料易得，费用低，可进行批量生产。

技术特征：

1.一种以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)中，钼酸铵与天冬氨酸的质量比为2.5～3.0：1.0～1.3。

3.根据权利要求1所述的以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钼酸铵的硝酸溶液中，钼酸铵在硝酸溶液中的浓度为0.125～0.2g/ml；硝酸溶液的质量百分浓度为65-68％；所述天冬氨酸的硝酸溶液中，钼酸铵在硝酸溶液中的浓度为0.05～0.1g/ml；硝酸溶液的质量百分浓度为65-68％。

4.根据权利要求1所述的以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，其特征在于，步骤(2)中，三氧化钼纳米棒与乙酸铜的质量比为0.1～0.15：0.1～0.3；三氧化钼纳米棒与乙酸锌的质量比为0.1～0.15：0.1～0.3。

5.根据权利要求1所述的以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨水的质量百分浓度为25～28％。

6.根据权利要求1所述的以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，其特征在于，步骤(2)中，混合搅拌的转速为50～300转/min，搅拌时间40～60min。

7.根据权利要求1所述的以三氧化钼为基底制备不同形貌钼酸盐的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述焙烧的条件为500～550℃加热保温0.5～2h。

8.如权利要求1-7任意一项所述的方法制备得到的多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花。

9.如权利要求8所述的多孔钼酸铜纳米片或多孔钼酸锌微米花在气体传感器中的应用。

技术总结
本发明公开了一种以三氧化钼为基底制备的不同形貌钼酸盐及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：将三氧化钼纳米棒分散到去离子水中，加入乙酸铜或乙酸锌，然后滴加氨水至体系的pH为8～9，搅拌混合均匀，于110～130℃水热反应10～14h，然后经过滤、洗涤、干燥，得到前驱体；最后将前驱体在空气氛围中焙烧；本发明以三氧化钼纳米棒为基底，通过加入不同种类的乙酸盐，在相同的制备步骤和制备条件下制备得到纳米片状或微米化状形貌的钼酸盐，且钼酸盐制成电阻型气体传感器后具有较高的气体传感灵敏性。

技术研发人员：任海波,陶思琦,尚吉花,鲁张祥
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8