本发明涉及一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件及其应用，属于半导体气敏传感器领域。
背景技术：
随着近年来环境污染、气体泄漏以及生产安全问题此起彼伏，寻求一种高效的气敏传感器是目前重大课题之一。电阻型的金属氧化物半导体，由于对大多数气体具有良好的响应灵敏度、价格低廉、制备方便等优点得到了广泛的关注(acsnano5,92–8001(2011).；nanoscale3,154–165(2011).)tio2半导体作为一种代表性的气敏半导体材料，具有物理化学性质稳定、无毒无害、环境友好等的优势(adv.funct.mater.18,1131–1137(2008).)，被认为是最具应用前景的半导体气敏材料。但不幸的是，因其低灵敏度、较长的响应/恢复时间，较高的工作温度，在一定程度上限制了tio2基气敏传感器的工业化应用。
目前，针对这些问题，研究者们采用增大比表面积(adv.mater.20,1044–1049(2008).)、元素掺杂(nanoscal.res.lett.9,1–9(2014).)、表面贵金属修饰(nanolett.13,3287–3292(2013).)、半导体异质结构(acsappl.mater.interfaces7,24950–24956(2015).)等方式，对tio2基气敏传感器进行了改性修饰。
其中，采用半导体耦合制备异质结构是一种改善tio2基气敏传感器性能的有效方式，能有效的提高气敏灵敏度、缩短响应/恢复时间(appl.phys.a115,1223–1229(2014).；acsappl.mater.interfaces5,12310–12316(2013).)。
invo4是一种n型半导体(禁带宽度约为2.0)具有优异的电化学性能，但是据报道，invo4颗粒在工作温度为200～400℃时，对1000ppm浓度的氨气几乎没有响应(j.colloidinterf.sci.295(2006)440–444)。由于目前制备tio2/invo4异质结构工艺繁琐，实验步骤冗杂，且样品形貌难以控制，异质结分布不均匀，因此未有关于tio2/invo4异质结构的气敏性能研究的报道。
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二氧化钛(tio2)/钒酸铟(invo4)异质结构纳米纤维的气敏元件及其应用。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件，所述气敏元件中的气敏材料为tio2/invo4异质结构纳米纤维。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件，所述tio2/invo4异质结构纳米纤维中，tio2与invo4的摩尔比为0.25～4:1。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件，所述气敏材料为由tio2/invo4异质结构纳米纤维构成的厚膜，所述厚膜的厚度为1-2μm。作为进一步的优选，所述tio2/invo4异质结构纳米纤维中，tio2与invo4的摩尔比为2～4:1。作为更进一步的优选，所述tio2/invo4异质结构纳米纤维中，tio2与invo4的摩尔比为4:1。
优选的，气敏材料的制备方法为：将tio2/invo4异质结构纳米纤维置于乙醇溶剂中，放于超声分散装置中使其分散均匀，获得粘稠浆液，再将粘稠浆液涂覆在氧化铝陶瓷管表面，经多次涂覆获得厚度为1-2μm的厚膜。
优选的，所述气敏元件包括上述制备气敏材料，加热电极，检测电极，所述加热电极为置于氧化铝陶瓷管内的ni-cr合金的加热丝，所述检测电极为陶瓷管外壁与厚膜之间引出的四个铂电极，用于电学参数测试。
在本发明中，气敏测试采用气敏元件测试系统(hw-30a)通过静态配气法对tio2/invo4纳米纤维气敏元件进行气敏性能测试。通过测试气敏元件在空气中和不同种类气体氛围下的电阻变化，来表征气敏元件的气敏传感性能。
本发明中的气敏传感性能用灵敏度表征，灵敏度＝ra/rg，所述ra为在空气氛围下气敏元件的阻值，所述rg为在检测气体氛围下气敏元件的阻值。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件的应用，将所述气敏元件应用于检测气体，所述气体包含氨气(nh3)、一氧化碳(co)、氢气(h2)、甲烷(ch4)、二氧化碳(co2)中的任意一种。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件的应用，在温度250℃、气体浓度为100ppm条件下，所述气敏元件对氨气的灵敏度为13.7～30.5，所述气敏元件对一氧化碳的灵敏度为5～10.6，所述气敏元件对氢气的灵敏度为4.5～10.1，所述气敏元件对甲烷的灵敏度为5.5～13，所述气敏元件对二氧化碳的灵敏度为5.4～11。作为进一步的优选，所述气敏元件中的气敏材料tio2/invo4异质结构纳米纤维中，tio2与invo4的摩尔比为4:1时，在温度250℃、气体浓度为100ppm条件下，所述气敏元件对氨气的灵敏度为30.5，所述气敏元件对一氧化碳的灵敏度为10.6，所述气敏元件对氢气的灵敏度为10.1，所述气敏元件对甲烷的灵敏度为13，所述气敏元件对二氧化碳的灵敏度为11。
本发明所提供的气敏材料对氨气具有良好的选择性。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件的应用，在温度200～400℃、气体浓度为100ppm的条件下，气敏元件对氨气的灵敏度的10～30.5。作为进一步的优选，在温度250～350℃、气体浓度为100ppm的条件下，气敏元件对氨气的灵敏度的12～30.5。
作为更进一步的优选，所述气敏元件中的气敏材料tio2/invo4异质结构纳米纤维中，tio2与invo4的摩尔比为4:1时，在温度250℃～300℃、气体浓度为100ppm的条件下，气敏元件对氨气的灵敏度的26～30.5。
而tio2纳米纤维气敏元件，在温度200～400℃、气体浓度为100ppm的条件下，对氨气的灵敏度的2.5～7.5。其中在350℃、气体浓度为100ppm的条件下，对氨气的灵敏度达到最高值7.5。而在250℃、气体浓度为100ppm的条件下，对氨气的灵敏度为4。可以看出tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏材料的灵敏度要远优于tio2纳米纤维气敏材料，在250℃、气体浓度为100ppm的条件下，为tio2纳米纤维气敏材料灵敏度的7.6倍。同时灵敏度的最高值，tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏材料发生于250℃，而tio2纳米纤维气敏材料发生于350℃，说明tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏材料具有较低的工作温度。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件的应用，在温度250℃、气体浓度为10～1000ppm的条件下，气敏元件对氨气的灵敏度为2～40.5。
而当气敏元件中的气敏材料，tio2/invo4异质结构纳米纤维中，tio2与invo4的摩尔比为4:1时，在温度250℃、在10ppm的低浓度下，tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件对氨气的灵敏度仍能达到5。而在温度250℃、在10ppm的低浓度下，tio2纳米纤维气敏元件对氨气的灵敏度为仅为1.7。可以看出tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件具有低的检测下限，且对低浓度的气体检测更加精确。
在本发明中，在循环周期为50s、工作温度为250℃，气体浓度100ppm的条件下，所述气敏元件在10次循环测试后，tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件的灵敏度维持不变。说明tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件具有良好的稳定性。
优选的，本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件的应用，在温度250℃、气体浓度为100ppm的条件下，所述气敏元件对氨气的响应时间为10～11s，恢复时间为10～11s。
而在温度250℃、气体浓度为100ppm的条件下，tio2纳米纤维气敏元件对氨气的响应时间为14s,恢复时间为15s。可以看出基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件响应、恢复速度更快。
本发明一种基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件，所述tio2/invo4异质结构纳米纤维通过静电纺丝法一步制备。
优选的方案，所述tio2/invo4异质结构纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：采用静电纺丝法将前驱体溶液纺丝得到纳米纤维，然后将纳米纤维在含氧气氛下退火即得到tio2/invo4异质结构纳米纤维，所述前驱体溶液包含钛酸四丁酯(tbt)、硝酸铟(in(no3)3)，双乙酰丙酮氧化钒(vo(acac)2)，聚乙烯吡咯烷酮(pvp)。
进一步的方案，所述前驱体溶液中钛元素与铟元素的摩尔比为0.25～4:1，所述前驱体溶液中铟元素与钒元素的摩尔比为1:1～1.62。
进一步的方案，所述前驱体溶液由溶液a和溶液b混合均匀获得，所述溶液a由如下质量百分比的组分组成：tbt15.5wt％～17wt％，无水乙醇36.5wt％～39wt％，冰乙酸38wt％～41wt％，pvp6wt％～8.5wt％；所述溶液b由如下质量百分比的组分组成：vo(acac)25wt％～7.5wt％，水合硝酸铟6wt％～7.5wt％，pvp5.5wt％～7wt％，二甲基乙酰胺76wt％～84wt％，同时溶液b中铟元素与钒元素的摩尔比≥1。
作为进一步的优选，所述溶液a由如下质量百分比的组分组成：tbt15.7wt％～16wt％，无水乙醇37wt％～38wt％，冰乙酸38.5wt％～40wt％，pvp6.5wt％～8.5wt％；所述溶液b由如下质量百分比的组分组成：vo(acac)25wt％～7.5wt％，水合硝酸铟7wt％～8wt％，pvp6wt％～7wt％，二甲基乙酰胺79wt％～80.5wt％，同时溶液b中铟元素与钒元素的摩尔比≥1，所述pvp的平均分子量为1300000。
进一步的方案，所述溶液b中铟元素与钒元素的摩尔比为1:1～1.37。
进一步的方案，所述溶液a和溶液b混合均匀是指将溶液a和溶液b在搅拌下混合均匀，所述搅拌时间为1～8h。
进一步的方案，所述溶液a的配取方式为：按溶液a的组分配取tbt、pvp、无水乙醇、冰乙酸，混合后搅拌1～3h，所述溶液b的配取方式为：按溶液b的组分配取vo(acac)2、水合硝酸铟、pvp、二甲基乙酰胺，混合后搅拌1～3h。
本发明中，tio2/invo4异质结构纳米纤维中钛元素与铟元素的摩尔比与前驱体溶液中钛元素与铟元素的摩尔比一致，通过对混合溶液中a溶液和b溶液的加入量进行调节，可获得不同的摩尔比值，以满足不同的应用要求。
进一步的方案，所述静电纺丝的参数如下：静电纺丝针头内孔径为0.4mm～0.8mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm～25cm，工作电压为15kv～20kv。
进一步的方案，所述退火温度为500℃～700℃，退火时间为1h～2h。
进一步的方案，所述含氧气氛为空气气氛。
本发明的有益效果：
本发明首创的提供了基于tio2/invo4异质结构纳米纤维的气敏元件，将tio2/invo4异质结构纳米纤维作为气敏材料，在气体浓度为100ppm、温度为250℃条件下，相比于tio2纳米纤维，tio2/invo4异质结构米纤维气敏材料对不同气体(包括nh3、co、co2、h2、ch4)的响应灵敏度均有所增强，且对nh3表现出明显增强的气敏灵敏度，灵敏度可高达30.5，为tio2纳米纤维气敏材料灵敏度的7.6倍，且tio2/invo4异质结构气敏材料对nh3的响应是时间为10～11s，恢复时间为10～11s，相比于tio2纳米纤维气敏材料的响应/恢复时间(14/15s)大幅提高；在气体浓度为100ppm条件下，tio2/invo4异质结构气敏材料的最佳响应温度为250℃，而tio2纳米纤维的最佳工作温度为350℃。综上所述，相比于tio2纳米纤维，通过invo4耦合改性后的tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏材料气敏灵敏度得到了大幅提高、缩短了响应/恢复时间、降低了工作温度。因此，通过invo4耦合改性制备的tio2/invo4异质结构在气敏探测上表现出更加优异的性能，且制备工艺简单可控，为其工业化应用奠定了良好的基础。
本发明所提供的tio2/invo4异质结构纳米纤维通过步静电纺丝法制备，大幅简化了tio2/invo4异质结构纳米纤维的制备工艺，提供了一种低成本、稳定化、简单的制备工艺，为该材料的现实应用提供了产业化制造基础。
本发明的一步静电纺丝法与以往tio2/invo4异质结构纳米纤维的制备方式相比，其所制备的tio2/invo4异质结构纳米纤维中tio2和invo4半导体同时结晶生长，在制备过程中未发生交叉反应，形成的异质结构更加均匀，异质结构更加稳定，能良好的控制样品的形貌结构。
附图说明
图1为本发明实施例1和对比例1材料的xrd图。
图2为本发明实施例1材料的sem图。
图3为本发明实施例1材料的高分辨透射电镜图。
图4为本发明实施例1、实施例2和对比例1材料气敏元件对不同气体的灵敏度曲线。
图5为本发明实施例1、实施例2和对比例1材料不同温度下对氨气的灵敏度曲线图。
图6为本发明实施例1、实施例2和对比例1不同气体浓度下对氨气的灵敏度曲线图。
图7为本发明实施例1、实施例2和对比例1材料对氨气的响应循环测试图。
图8为本发明实施例1、实施例2和对比例1材料对氨气的响应/恢复时间图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明tio2/invo4异质结构纳米纤维的制备进一步说明，但并不限制本发明的范围。
对比例1
tio2纳米纤维的制备：
(1)将0.68g的钛酸四丁酯、1.6g的无水乙醇、1.68g的冰乙酸和0.28g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a。
(2)然后将溶液a通过静电纺丝制备成纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为550℃，退火时间为2h，得到tio2纳米纤维。
实施例1
(1)将0.68g的钛酸四丁酯、1.6g的无水乙醇、1.68的冰乙酸和0.28g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.18g的双乙酰丙酮氧化钒、0.19g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.16g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和2g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为550℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为4:1。
本专利的气敏测试采用气敏元件测试系统(hw-30a)通过静态配气法对tio2和tio2/v2o5纳米纤维进行的气敏性能测试。本发明中的气敏元件采用的是厚膜工艺制备而得，具体步骤如下：将纳米纤维置于乙醇溶剂中，放于超声分散装置中使其分散均匀，将得到的糊状纳米材料涂覆在氧化铝陶瓷管表面，经多次涂覆形成厚膜，控制厚膜的厚度为1-2μm，ni-cr合金的加热丝置于陶瓷管内用于加热气敏元件，从陶瓷管外壁与厚膜之间引出四个铂电极用于电学参数测试。通过测试气敏传感膜在空气中和不同种类气体氛围下的电阻变化，来表征样品的气敏传感性能。灵敏度用ra/rg表征，ra为在空气氛围下气敏元件的阻值，rg为在检测气体氛围下气敏元件的阻值。
下面是本发明制备的tio2/invo4材料的结构、形貌表征和可见光光催化性能表征：
1.结构分析
图1是实施例1和对比例1所得tio2/invo4和tio2材料，由图可见，材料均有较强的衍射峰。对比样tio2纳米纤维由锐钛矿tio2(pdf#21-1272)和金红石相tio2(pdf#21-1276)组成，tio2/invo4纳米纤维衍射峰中，除了包含两种晶相的tio2的衍射峰之外，其余衍射峰与invo4的标准衍射卡片(pdf#71-1689)一致，未检测到其他杂峰，说明材料中tio2和invo4结晶性良好，该方法成功制备了tio2/invo4异质结复合材料。
2.形貌分析
图2为实施例1所得tio2/invo4材料的sem图，由图可以看出tio2/invo4纳米纤维表面粗糙且疏松多孔，纤维直径在70-150nm之间，长度可达数微米。图3为实施例1所得tio2/invo4材料的高分辨透射电镜(hrtem)图，从图中我们可以看出，0.35nm晶格间距对应的是锐钛矿tio2的(101)晶面，而0.28nm的晶格间距则为invo4的(200)晶面。两者之间的晶格畸变证明了tio2/invo4纳米异质结构的成功制备。
实施例2
(1)将0.34g的钛酸四丁酯、0.8g的无水乙醇、0.84g的冰乙酸和0.14g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.18g的双乙酰丙酮氧化钒、0.19g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.16g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和2g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为550℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为2:1。
3.气敏性能分析
图4为实施例1、实施例2和对比例1所得tio2/invo4和tio2材料对不同气体的灵敏度曲线图。我们测试了温度250℃、气体浓度为100ppm条件下，对氨气(nh3)、一氧化碳(co)、氢气(h2)、甲烷(ch4)、二氧化碳(co2)五种气体的灵敏度曲线。从图中可以看出，tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件对氨气的灵敏度为13.7～30.5，所述气敏元件对一氧化碳的灵敏度为5～10.6，所述气敏元件对氢气的灵敏度为4.5～10.1，所述气敏元件对甲烷的灵敏度为5.5～13，所述气敏元件对二氧化碳的灵敏度为5.4～11。而实施例1中的气敏元件，在温度250℃、气体浓度为100ppm条件下，所述气敏元件对氨气的灵敏度为30.5，所述气敏元件对一氧化碳的灵敏度为10.6，所述气敏元件对氢气的灵敏度为10.1，所述气敏元件对甲烷的灵敏度为13，所述气敏元件对二氧化碳的灵敏度为11。
即从图中我们可以看出，一方面tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件对所有的测试气体的灵敏度都优于tio2纳米纤维气敏元件。说明tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件的气体灵敏度得到了极大提升。另一方面选择性是气敏元件的一个重要参数，具有优异选择性的气敏元件可被用来甄别目标气体。从图4可以看出，对于这五种探测气体，tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件对氨气的响应最强，说明tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件对氨气具有良好的选择性。
为了获得气敏元件的最佳工作温度，对实施例1、实施例2和对比例1三种气敏元件在不同温度下对氨气的灵敏度进行了测试，结果如图5所示。可以看出在温度200～400℃、气体浓度为100ppm的条件下，气敏元件对氨气的灵敏度的10～30.5。而实施例1中的气敏元件，在温度250℃～300℃、气体浓度为100ppm的条件下，气敏元件对氨气的灵敏度的26～30.5。另外从图中可以看出，随着温度的升高，tio2纳米纤维气敏元件对氨气的灵敏度逐渐增强，在350℃出现了最佳灵敏度；而对tio2/invo4异质结构纳米纤维来说，随温度的升高，在250℃达到灵敏度最高值。说明invo4的引入可显著降低tio2/invo4纳米纤维气敏元件的工作温度。
图6为250℃工作温度下，实施例1、实施例2和对比例1两种气敏元件在不同气体浓度下对氨气的灵敏度曲线，有图可以看出，两种气敏元件对氨气的灵敏度均随着氨气气体浓度的增加而增大，其中tio2/invo4异质结构纳米纤维对氨气的灵敏度均高于tio2纳米纤维对氨气的灵敏度。在氨气气体浓度由10ppm到1000ppm的变化范围内，tio2/invo4异质结构纳米纤维对氨气的灵敏度范围为2～40.5，而tio2纳米纤维对氨气的灵敏度范围为1.7～8.2。
为了进一步研究tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件对氨气气体的敏感性能，对实施例1、实施例2和对比例1的气敏元件在100ppm的氨气条件下的响应恢复过程和循环性质进行了测试表征(如图7)，其中所有的测试循环周期为50s、工作温度为250℃。结果显示，经过10次循环测试后发现，实施例1和实施例2中的tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件的灵敏度基本维持在30.5和14左右，而tio2纳米纤维气敏元件的灵敏度则维持在4.0左右，两者在10次循环内都表现出良好的稳定性。图8为实施例1、实施例2、和对比例1对氨气的响应/恢复时间，实施例1所得tio2/invo4异质结构纳米纤维对氨气的响应/恢复时间为10/10s，实施例2所得tio2/invo4异质结构纳米纤维对氨气的的响应/恢复时间为11/11s，tio2纳米纤维气敏元件对乙醇气体的响应/恢复时间为14/15s，说明tio2/invo4异质结构纳米纤维气敏元件对乙醇气体的响应/恢复速度相比于tio2纳米纤维气敏元件有了进一步的提升。
实施例3
(1)将0.34g的钛酸四丁酯、0.8g的无水乙醇、0.84g的冰乙酸和0.18g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.27g的双乙酰丙酮氧化钒、0.38g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.32g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和4g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为600℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为1:1。
实施例4
(1)将0.34g的钛酸四丁酯、0.8g的无水乙醇、0.84g的冰乙酸和0.14g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.36g的双乙酰丙酮氧化钒、0.38g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.32g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和4g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为18kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为550℃，退火时间为2h，得到tio2/invo4纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为1:1。
实施例5
(1)将0.34g的钛酸四丁酯、0.8g的无水乙醇、0.84g的冰乙酸和0.14g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.72g的双乙酰丙酮氧化钒、0.76g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.64g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和8g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.6mm，针头底端与金属接收板的距离为20cm，工作电压为18kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为700℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4异质结构纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为1:2。
实施例6
(1)将0.17g的钛酸四丁酯、0.4g的无水乙醇、0.42g的冰乙酸和0.07g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.72g的双乙酰丙酮氧化钒、0.76g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.64g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和8g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.6mm，针头底端与金属接收板的距离为20cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为500℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4异质结构纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为1:4。
实施例7
(1)将0.34g的钛酸四丁酯、0.8g的无水乙醇、0.84g的冰乙酸和0.14g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.18g的双乙酰丙酮氧化钒、0.19g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.16g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和2g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.5mm，针头底端与金属接收板的距离为18cm，工作电压为20kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为700℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4异质结构纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为2:1。
实施例8
(1)将0.68g的钛酸四丁酯、1.6g的无水乙醇、1.68g的冰乙酸和0.28g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.36g的双乙酰丙酮氧化钒、0.38g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.32g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和4g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为20cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为500℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4异质结构纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为2:1。
实施例9
(1)将0.34g的钛酸四丁酯、0.8g的无水乙醇、0.84g的冰乙酸和0.14g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.36g的双乙酰丙酮氧化钒、0.38g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.32g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和4g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为700℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4异质结构纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为1:1。
实施例10
(1)将0.68g的钛酸四丁酯、1.6g的无水乙醇、1.68g的冰乙酸和0.28g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液a；将0.18g的双乙酰丙酮氧化钒、0.19g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.16g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和2g的二甲基乙酰胺混合并搅拌均匀形成溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为650℃，退火时间为1h，得到tio2/invo4异质结构纳米纤维。
本实施例中所得的tio2/invo4纳米异质结构材料中ti/in原子比为4:1。
对比例2
将0.68g的钛酸四丁酯、1.6g的无水乙醇、1.68g的冰乙酸和0.28g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌2h形成均匀溶液记为溶液a；将0.18g的双乙酰丙酮氧化钒、0.19g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.16g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和2g的二甲基乙酰胺混合并搅拌1h形成均匀溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并再搅拌5h至溶液均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，静电纺丝的具体参数为：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为10kv，未能制备出tio2/invo4纳米纤维。
对比例3
(1)将0.34g的钛酸四丁酯、0.8g的无水乙醇、0.84g的冰乙酸和0.14g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)混合并搅拌1h形成均匀溶液记为溶液a；将0.18g的双乙酰丙酮氧化钒、0.19g的水合硝酸铟(in(no3)3﹒4.5h2o)、0.16g的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为1300000)和2g的二甲基乙酰胺混合并搅拌1h形成均匀溶液记为溶液b；最后将搅拌均匀的a溶液与b溶液混合并搅拌2h至均匀，得到tbt/in(no3)3/vo(acac)2/pvp静电纺丝前驱体溶液。
(2)用静电纺丝法将具有粘性的混合溶液c纺丝，得到纳米纤维，静电纺丝的具体参数如下：电纺丝针头内孔径为0.4mm，针头底端与金属接收板的距离为15cm，工作电压为15kv；将所得的纳米纤维在空气氛围下退火，退火温度为450℃，退火时间为1h，得到纳米纤维为tio2、in2o3、invo4、和v2o5多相共存体。未能制备出tio2/invo4纳米纤维。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。