一种八面体钼酸镉及其制备方法和在气体传感器中的应用

本发明属于微纳米材料，具体涉及一种八面体钼酸镉及其制备方法和在气体传感器中的应用。

背景技术：

1、三乙胺是有强烈氨臭味的挥发性有机气体，易燃易爆，对环境和人类健康造成威胁。目前很多技术早已应用于三乙胺的检测中，但大多方法价格昂贵、操作复杂、准确性低。而金属氧化物半导体的气体传感器因方便携带、热稳定性好、成本低以及能实时检测等方面优点受到人们广泛关注。近年来，检测三乙胺气体的传感器研究取得了一些成果，气敏材料有单金属氧化物也有双金属氧化物，如sno2、tio2、nico2o4等。相比之下，单金属氧化物稳定性、选择性都有待提高，需要进行改性或结构的敏化。而双金属氧化物不仅有优异的电化学、氧化催化、导电等性能，还能促进金属和氧化物之间的协同效应。

2、钼酸盐因钼元素含有多种价态，更易进行氧化还原反应，钼离子的存在增加了吸附效应，也起催化剂作用，增加材料活性，有望提高材料气敏性能。且通过贵金属修饰、离子掺杂、构成异质结以及改变形貌来提高电子流动、改变量子效应、加强协同作用可以改善气敏性能。且三维结构相比低维结构和目标气体的接触面更大，可为反应提供较大的比表面积和较多的反应活性位点，同时目标气体可在三维结构的表面大面积快速扩散从而推动反应进行。

3、cdmoo4为白钨矿型四方晶系的金属钼酸盐，其带隙为3.36ev，被广泛应用于光催化、微波储能及电池能源等领域，但是在气体传感器领域中的报道极少。现有技术中虽然公开了一些八面体钼酸镉的制备方法，但是这些制备方法复杂，且没有对其应用进行进一步的探究。

4、如中国专利cn1923704a中公开了一种八面体形状钼酸镉晶体的制备方法，方法，采用微乳液为媒介结合不同的热处理方法进行制备，首先分别将等量的、相同浓度的镉盐水溶液和钼酸钠水溶液按一定比例与正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基澳化铵(ctab)配制成透明的微乳液，然后将两种微乳液在一定温度范围内迅速混合，继续搅拌1分钟，用不同方法进行热处理，热处理方法可选择水热处理、超声处理或微波处理，反应结束后，即可获得八面体钼酸镉晶体。此专利中公开的八面体钼酸镉的制备方法繁琐复杂，且没有对其应用进行进一步的探究。

5、中国专利cn101665269a公开了一种粒径可控的钼酸镉八面体的制备方法，该方法选用非离子表面活性剂烷基聚氧乙烯(10)醚(op-10)、环己烷、正辛醇和水相组成的四元微乳液。以钼酸钠和硝酸镉为反应物，将组成反相微乳液的各组分混合后，于磁力搅拌器上强烈搅拌，制得均匀透明、性质稳定的反相的微乳液，然后滴加含有硝酸镉的微乳液于钼酸钠的微乳液中，经反应、陈化、离心分离，用丙酮、无水乙醇和二次水反复洗涤制得了形貌大小高度均匀的钼酸器八面体。此专利中公开的八面体钼酸镉的制备方法繁琐复杂，且没有对其应用进行进一步的探究。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种八面体钼酸镉及其制备方法，此制备方法简单，且制备的八面体钼酸镉结晶度高且粒径均匀。

2、本发明还提供了所述八面体钼酸镉在气体传感器中的应用，所述八面体钼酸镉能够感应三乙胺、乙醇、甲醇、异丙醇气体，但是对于三乙胺的感应性较好。

3、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

4、一种八面体钼酸镉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

5、将三氧化钼纳米棒分散在去离子水中，加入乙酸镉，然后加入水合肼至溶液的ph为8～9，搅拌混合均匀后转移到反应釜中，于110～130℃水热反应10～14h，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥，得到所述八面体钼酸镉。

6、三氧化钼纳米棒与乙酸镉的质量比为0.1～0.15：0.1～0.27。

7、三氧化钼纳米棒在去离子水中的浓度为3～8g/l，优选为5g/l。

8、所述水合肼的质量百分浓度为80～85％。

9、所述搅拌的转速为50～300转/min，搅拌时间40～60min。

10、所述三氧化钼纳米棒的制备方法为：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。

11、钼酸铵与天冬氨酸的质量比为2.5～3.0：1.0～1.3。

12、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％。

13、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％。

14、本发明还提供了所述制备方法制备得到的八面体钼酸镉，所述八面体钼酸镉的平均晶粒尺寸为49.0nm。

15、本发明还提供了所述八面体钼酸镉在气体传感器中的应用，所述八面体钼酸镉能够感应三乙胺、乙醇、甲醇、异丙醇气体，但是其对三乙胺气体具有很高的敏感响应性，且选择性和稳定性好。

16、本发明提供的八面体钼酸镉的制备方法，以三氧化钼纳米棒和乙酸镉为原料，水合肼为还原剂，经水热反应制备得到了八面体钼酸镉，在水热反应的过程中，随着反应的进行，钼酸镉形貌从最初聚集的颗粒变化成八面体，这是因为{100}晶面的生长速度比{111}晶面的生长速度快，最终形成了稳定的八面体钼酸镉形貌。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、1.本发明提供的制备方法简单，反应时间短、温度低，其结晶度高，形貌均匀，且在空气中结构和性能稳定；

18、2.本发明提供的钼酸镉传感器对三乙胺气体具有很高的响应灵敏性，对100ppm三乙胺气体的响应值为140.1，对三乙胺气体具有较好的响应灵敏性；

19、3.本发明提供的制备方法具有普适性，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：

1.一种八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，三氧化钼纳米棒与乙酸镉的质量比为0.1～0.15：0.1～0.27。

3.根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，所述水合肼的质量百分浓度为80～85％。

4.根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为50～300转/min，搅拌时间40～60min。

5.根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，所述三氧化钼纳米棒的制备方法为：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。

6.根据权利要求5所述的八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，钼酸铵与天冬氨酸的质量比为2.5～3.0：1.0～1.3。

7.根据权利要求5所述的八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，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％。

8.根据权利要求5所述的八面体钼酸镉的制备方法，其特征在于，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.如权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备得到的八面体钼酸镉。

10.如权利要求9所述的八面体钼酸镉在气体传感器中的应用。

技术总结
本发明公开了一种八面体钼酸镉及其制备方法和在气体传感器中的应用，所述制备方法包括以下步骤：将三氧化钼纳米棒分散在去离子水中，加入乙酸镉，然后加入水合肼至溶液的pH为8～9，搅拌混合均匀后转移到反应釜中，于110～130℃水热反应10～14h，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥，得到所述八面体钼酸镉；本发明方法制备的八面体钼酸镉材料形貌均匀，产品质量好，其制作的气敏传感元件灵敏度高，对100ppm三乙胺气体的响应值为140.1，对三乙胺气体具有较好的响应灵敏性。

技术研发人员：任海波,陶思琦,周朋,黄家锐
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：2024/3/31