[发明专利]ZnSn(OH)6球、其制备方法、用途及气敏传感器

说明书

技术领域

本发明涉及ZnSn(OH)₆纳米结构，特别涉及ZnSn(OH)₆球、其制备方法、用途及气敏传感器。

背景技术

纳米材料因其优异的物理化学性能引起了人们极大的关注。在过去的几十年，二元氧化物纳米材料，如ZnO、SnO₂、Fe₂O₃、Co₃O₄等得到了广泛的研究。与简单的二元氧化物相比，复合金属氧化物像钙钛矿型和尖晶石型结构(如ABO₃或者AB₂O₄，A，B为金属离子)，更容易通过调整其组分从而调整其化学和物理性能，例如，复合金属氧化物比单一的金属氧化物作为气敏材料体现出更高的选择性和灵敏度。羟基锡酸锌ZnSn(OH)₆，作为一种复合金属化合物在气敏、水处理或催化等领域有非常多的应用。近来，ZnSn(OH)₆立方体、多面体等微纳材料通过微波辅助方法、超声化学法、模板法、溶剂热法、水热法等相继合成出来了。本发明首次提出了一种简单方便的方法，在不使用任何表面活性剂或者模板的情况下成功地得到ZnSn(OH)₆实心球和ZnSn(OH)₆中空球两种纳米结构，并将这两种材料应用于酒精气敏传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有球状结构的ZnSn(OH)₆纳米材料，该球状结构分为实心球和中空球结构，并提供了有效的制备方法。

本发明的另一个目的是将上述ZnSn(OH)₆球、ZnSn(OH)₆实心球和ZnSn(OH)₆中空球，用于酒精气敏传感器。

本发明ZnSn(OH)₆球为由ZnSn(OH)₆纳米粒子组装而成的球状结构，制备方法如下：锌盐水溶液和锡酸盐水溶液、氨水与海藻酸钠水溶液混合，其中锌盐与锡酸盐的摩尔比在4∶1～1∶1，锌盐水溶液与氨水的体积比在8∶1～2∶5，锌盐水溶液与海藻酸钠水溶液的体积比在1∶5～1∶1，在100-220℃水热条件下反应2-36小时。

所述ZnSn(OH)₆球的优选制备方法为：

a)将醋酸锌溶解于水中，制成浓度为0.5-2mol/L的醋酸锌水溶液；

b)在上述醋酸锌水溶液中加入1-5ml氨水，锡酸钠水溶液，2g/L海藻酸钠水溶液，其中醋酸锌与锡酸钠的摩尔比在4∶1～1∶1，醋酸锌水溶液与氨水的体积比范围为8∶1～2∶5，醋酸锌水溶液与海藻酸钠水溶液的体积比范围为1∶5～1∶1；

c)将上述混合溶液倒入高压釜中，关闭高压釜，于摄氏120-200℃保持2-30小时；

d)冷却到室温，收集固体产物，洗涤后干燥。

本发明可根据反应时间的不同将ZnSn(OH)₆球分别制成实心球和中空球，具体为：锌盐水溶液和锡酸盐水溶液、氨水与海藻酸钠水溶液混合，其中锌盐与锡酸盐的摩尔比在4∶1～1∶1，锌盐水溶液与氨水的体积比在8∶1～2∶5，锌盐水溶液与海藻酸钠水溶液的体积比在1∶5～1∶1，在100-220℃水热条件下反应2-10小时。可制成实心的ZnSn(OH)₆球，其直径从100nm～1μm。

实心ZnSn(OH)₆球的优选制备方法为：a)将醋酸锌溶解于水中，制成浓度为0.5-2mol/L的醋酸锌水溶液；b)在上述醋酸锌水溶液中加入1-5ml氨水，锡酸钠水溶液，2g/L海藻酸钠水溶液，其中醋酸锌与锡酸钠的摩尔比在4∶1～1∶1，醋酸锌水溶液与氨水的体积比范围为8∶1～2∶5，醋酸锌水溶液与海藻酸钠水溶液的体积比范围为1∶5～1∶1；c)将上述混合溶液倒入高压釜中，关闭高压釜，于120-200℃保持2-10小时；d)冷却到室温，收集固体产物，洗涤后干燥。

将锌盐水溶液和锡酸盐水溶液、氨水与海藻酸钠水溶液混合，其中锌盐与锡酸盐的摩尔比在4∶1～1∶1，锌盐水溶液与氨水的体积比在8∶1～2∶5，锌盐水溶液与海藻酸钠水溶液的体积比在1∶5～1∶1，在100-220℃水热条件下反应12-36小时。可制成中空的ZnSn(OH)₆球，其直径从100nm～1μm，壁厚为20nm～400nm。