一种检测异丁醇气体的负载型复合纳米敏感材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测异丁醇气体的CdS-ZnSAu-T12负载型复合纳米敏感材料及其制备方法，属于无机纳米材料与传感技术领域。
【背景技术】
[0002]异丁醇为无色透明液体，微有戊醇味。异丁醇属于基本有机化工原料，主要用于生产邻苯二甲酸二异丁酯增塑剂、乙酸异丁酯溶剂等；可用作胶黏剂的稀释剂，乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、橡胶、天然树脂及各种油类的溶剂；还用作油漆、墨水等的溶剂和清漆的清理剂。异丁醇易燃，具刺激性，较高浓度蒸气对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激作用。
[0003]文献中主要使用气相色谱法测定空气中的异丁醇，该方法需要大型分析仪器完成测定，因此耗时长不易推广。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种检测空气中异丁醇气体的负载型复合纳米敏感制料及其制备方法。用这种敏感材料制作的检测异丁醇的传感器，可以在现场快速、准确测定微量异丁醇而不受其它共存物的干扰。
[0005]本发明所述的一种检测异丁醇气体的负载型复合纳米敏感材料，是以Au原子掺杂的打02为载体，负载CdS和ZnS制备而成，其中各组分的质量百分数为5?20% CdS、5?15% ZnS,2 ?5% Au 和 60 ?88% Ti02。
[0006]本发明所述的纳米敏感材料的粒径范围为30?55nm。
[0007]制备上述的检测异丁醇气体的负载型复合纳米敏感材料的方法，包括如下步骤:
[0008](I)将浓盐酸、PVP和乙酰丙酮加入无水乙醇中搅拌均匀，浓盐酸、PVP和乙酰丙酮的浓度分别为0.5?lmol/dm3、40?80g/dm3和0.05?0.15mol/dm3;在揽拌下加入钦酸四丁醋，钛酸四丁醋的浓度为0.1?0.2mol/dm3;然后缓缓滴入0.1?0.25mol/dm 3的氯金酸无水乙醇溶液，按照目标产物中Au和Ti的摩尔比控制氯金酸的加入量；用氨水调节pH值至1.5?2.5，在室温下搅拌2小时；停止搅拌后室温下避光陈化12?24小时，真空60°C下干燥10小时，研磨后以5?10°C /分钟的速度升温至500?700°C下煅烧4?7小时得Au-Ti 02纳米粉末；
[0009](2)将么11-1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，该混合水溶液的总浓度为0.15?0.25mol/dm3, Zn (NO3)2和Cd (NO 3) 2的浓度比及Au-T1 2粉末加入量符合目标产物的化学计量比；超声分散2小时，室温下陈化10小时；搅拌并控制温度30?50°C，用恒流泵以0.5?2mL/min的滴加速度滴加0.3?0.5mol/dm3的硫化钠溶液使锌离子和隔离子完全沉淀，然后用大量去离子水洗涤产物直至无硫离子；
[0010](3)所得产物在110°C干燥24小时后，以5?10°C /分钟的速度升温至350?450°C煅烧3?6小时，即可得到CdS-ZnS/Au_Ti02.载型复合纳米粉末。
[0011]本发明的有益效果为:
[0012]本发明提供一种检测异丁醇的负载型复合纳米材料及其制备方法，该方法制备过程简单，重复性好，易于实现批量化生产；所得复合纳米敏感材料颗粒生长均匀，粒径分布范围小(粒径范围为30?55nm);使用本发明所提供的负载型复合纳米敏感材料制成的异丁醇传感器，具有响应时间快、灵敏度高(检出限可达0.15mg/m3)，且选择性和稳定性好等优点，连续工作20天信号无明显变化，具有较好的实际应用价值。
【具体实施方式】
[0013]实施例1:
[0014](I)将浓盐酸、PVP和乙酰丙酮加入无水乙醇中搅拌均匀，浓盐酸、PVP和乙酰丙酮的浓度分别为0.5mol/dm3、40g/dm3和0.05mol/dm 3;在搅拌下加入钛酸四丁醋，钛酸四丁醋的浓度为0.lmol/dm3;然后缓缓滴入0.lmol/dm 3的氯金酸无水乙醇溶液，按照目标产物中Au和Ti的摩尔比控制氯金酸的加入量；用氨水调节pH值至1.5，在室温下搅拌2小时；停止搅拌后室温下避光陈化12小时，真空60°C下干燥10小时，研磨后以5°C /分钟的速度升温至500°C下煅烧4小时得Au-Ti02m米粉末；
[0015](2)将么11-1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，该混合水溶液的总浓度为0.15mol/dm3，Zn (NO3) 2和Cd (NO 3) 2的浓度比及Au-T1 2粉末加入量符合目标产物的化学计量比；超声分散2小时，室温下陈化10小时；搅拌并控制温度30°C，用恒流泵以0.5mL/min的滴加速度滴加0.3mol/dm3的硫化钠溶液使锌离子和隔离子完全沉淀，然后用大量去离子水洗涤产物直至无硫离子；
[0016](3)所得产物在110°C干燥24小时后，以5°C /分钟的速度升温至350°C煅烧3小时，即可得到(3(15-2115/^11-1102负载型复合纳米粉末。
[0017]分析:用透射电镜测试此粉体材料，其粒径范围为30?46nm ;对其进行成分分析，测得组成为 CdS (5.8% )、ZnS(6.3% ),Au(2.4% ) T12 (85.5% )。
[0018]应用:以此粉体作为测定异丁醇的催化发光敏感材料，线性范围1.0?57mg/m3，检出限可达0.15mg/m3，常见共存物没有干扰。
[0019]实施例2:
[0020](I)将浓盐酸、PVP和乙酰丙酮加入无水乙醇中搅拌均匀，浓盐酸、PVP和乙酰丙酮的浓度分别为lmol/dm3、80g/dm3和0.15mol/dm 3;在搅拌下加入钛酸四丁醋，钛酸四丁醋的浓度为0.2mol/dm3;然后缓缓滴入0.25mol/dm 3的氯金酸无水乙醇溶液，按照目标产物中Au和Ti的摩尔比控制氯金酸的加入量；用氨水调节pH值至2.5，在室温下搅拌2小时；停止搅拌后室温下避光陈化24小时，真空60°C下干燥10小时，研磨后以10°C /分钟的速度升温至700°C下煅烧7小时得Au-Ti02m米粉末；
[0021 ] (2)将么11-1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，该混合水溶液的总浓度为0.25mol/dm3，Zn (NO3) 2和Cd (NO 3) 2的浓度比及Au-T1 2粉末加入量符合目标产物的化学计量比；超声分散2小时，室温下陈化10小时；搅拌并控制温度50°C，用恒流泵以2mL/min的滴加速度滴加0.5mol/dm3的硫化钠溶液使锌离子和隔离子完全沉淀，然后用大量去离子水洗涤产物直至无硫离子；
[0022](3)所得产物在110°C干燥24小时后，以10°C /分钟的速度升温至450°C煅烧6小时，即可得到0(15-2115/^11-1102负载型复合纳米粉末。
[0023]分析:用透射电镜测试此粉体材料，其粒径范围为38?55nm ;对其进行成分分析，测得组成为 CdS (18.6% )、ZnS (14.2% ),Au(4.7% ) T12 (62.5% )。
[0024]应用:以此粉体作为测定异丁醇的催化发光敏感材料，线性范围0.5?60mg/m3，检出限可达0.25mg/m3，常见共存物没有干扰。
[0025]实施例3:
[0026](I)将浓盐酸、PVP和乙酰丙酮加入无水乙醇中搅拌均匀，浓盐酸、PVP和乙酰丙酮的浓度分别为0.75mol/dm3、60g/dm3和0.lmol/dm 3;在搅拌下加入钛酸四丁醋，钛酸四丁醋的浓度为0.15mol/dm3;然后缓缓滴入0.175mol/dm 3的氯金酸无水乙醇溶液，按照目标产物中Au和Ti的摩尔比控制氯金酸的加入量；用氨水调节pH值至2，在室温下搅拌2小时；停止搅拌后室温下避光陈化18小时，真空60°C下干燥10小时，研磨后以8°C /分钟的速度升温至600°C下煅烧5.5小时得Au-Ti02m米粉末；
[0027](2)将八11_1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，该混合水溶液的总浓度为0.20mol/dm3, Zn (NO3) 2和Cd (NO 3) 2的浓度比及Au-T1 2粉末加入量符合目标产物的化学计量比；超声分散2小时，室温下陈化10小时；搅拌并控制温度40°C，用恒流泵以1.2mL/min的滴加速度滴加0.4mol/dm3的硫化钠溶液使锌离子和隔离子完全沉淀，然后用大量去离子水洗涤产物直至无硫离子；
[0028](3)所得产物在110°C干燥24小时后，以8°C /分钟的速度升温至400°C煅烧4小时，即可得到(3(15-2115/^11-1102负载型复合纳米粉末。
[0029]分析:用透射电镜测试此粉体材料，其粒径范围为35?50nm ;对其进行成分分析，测得组成为 CdS (10.5% ),ZnS(9.8% ),Au(3.6% )和 T12 (76.1% ) ο
[0030]应用:以此粉体作为测定异丁醇的催化发光敏感材料，线性范围0.8?55mg/m3，检出限可达0.20mg/m3，常见共存物没有干扰。
【主权项】
1.一种检测异丁醇气体的负载型复合纳米敏感材料，其特征在于，是以Au原子掺杂的打02为载体，负载CdS和ZnS制备而成，其中各组分的质量百分数为5?20% CdS,5?15%ZnS,2 ?5% Au 和 60 ?88% Ti02。2.如权利要求1所述的一种检测异丁醇气体的负载型复合纳米敏感材料，其特征在于，所述的纳米敏感材料的粒径范围为30?55nm。3.一种制备如权利要求1或2所述的检测异丁醇气体的负载型复合纳米敏感材料的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将浓盐酸、PVP和乙酰丙酮加入无水乙醇中搅拌均匀，浓盐酸、PVP和乙酰丙酮的浓度分别为0.5?lmol/dm3、40?80g/dm3和0.05?0.15mol/dm 3;在揽拌下加入钦酸四丁醋，钛酸四丁醋的浓度为0.1?0.2mol/dm3;然后缓缓滴入0.1?0.25mol/dm 3的氯金酸无水乙醇溶液，按照目标产物中Au和Ti的摩尔比控制氯金酸的加入量；用氨水调节pH值至1.5?2.5，在室温下搅拌2小时；停止搅拌后室温下避光陈化12?24小时，真空60°C下干燥10小时，研磨后以5?10°C /分钟的速度升温至500?700°C下煅烧4?7小时得Au-Ti 02纳米粉末； (2)将么11-1102粉末加入Zn(NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，该混合水溶液的总浓度为.0.15?0.25mol/dm3，Zn(NO3)JP Cd (NO 3) 2的浓度比及Au-T1 2粉末加入量符合目标产物的化学计量比；超声分散2小时，室温下陈化10小时；搅拌并控制温度30?50°C，用恒流泵以0.5?2mL/min的滴加速度滴加0.3?0.5mol/dm3的硫化钠溶液使锌离子和隔离子完全沉淀，然后用大量去离子水洗涤产物直至无硫离子； (3)所得产物在110°C干燥24小时后，以5?10°C/分钟的速度升温至350?450°C煅烧3?6小时，即可得到CdS-ZnS/Au_Ti02.载型复合纳米粉末。
【专利摘要】本发明涉及一种检测异丁醇气体的CdS-ZnS/Au-TiO2负载型复合纳米敏感材料，属于无机纳米材料与传感技术领域。本发明提供的负载型复合纳米敏感材料，其特征是以Au原子掺杂的TiO2为载体，负载CdS和ZnS制备而成，其中各组分含量范围为CdS(5～20％)、ZnS(5～15％)、Au(2～5％)和TiO2(60～88％)，粒径范围为30～55nm；使用本发明所提供的负载型复合纳米敏感材料制成的异丁醇传感器，具有响应时间快、灵敏度高，且选择性和稳定性好等优点，具有较好的实际应用价值。
【IPC分类】G01N21/76
【公开号】CN104931487
【申请号】CN201510333917
【发明人】于春洋, 杨宏伟
【申请人】北京联合大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月16日