[发明专利]一种花状CuO微球制备方法及其在甲醛气体传感器应用

说明书

一种花状CuO微球制备方法及其在甲醛气体传感器应用，涉及一种花状CuO微球制备及其在气体传感器应用，本发明以Cu(NO₃)₂·3H₂O为铜源，尿素和PEG20000为辅助助剂，通过水热反应得到由纳米条组装的花状CuO微球。这种制备方法的优点在于，整个生产过程简单易行、产品纯度高，成本低廉，适于大规模工业化生产。本发明制备得到的花状CuO微球具有独特的空间结构，不仅增加材料的比表面积，同时还能构筑发达的分级孔通道，有利于甲醛气体分子的快速吸附与脱附，使传感器表现出较高的灵敏度，良好的响应—恢复特性和选择性，在制造气体传感器方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种CuO微球制备方法及其在气体传感器应用，特别是涉及一种花状CuO微球制备方法及其在甲醛气体传感器应用。

背景技术

氧化铜（CuO）是一种典型的P型窄带半导体材料，禁带宽度为1.2eV。由于CuO具有独特的电、磁、催化特性，可以作为用途广泛的多功能无机材料：在气体传感、磁相转换、超导以及催化等领域有着广泛的用途。随着纳米材料科学与技术发展的日趋成熟，纳米技术已经运用到制备性能更加优异的CuO纳米材料上。与常规尺寸的CuO相比，纳米级CuO材料展现出一些独特的性能，如小尺寸效应和量子隧道效应等，明显改善了该材料的物理及化学性质，显著拓宽了该材料的应用空间。在众多CuO纳米材料的制备方法中，水热合成法由于设备简单，成本较低，可控性好，制备的材料纯度高、结晶好、分散性好、可原位自组装等优点，被认为是制备纳米材料最具有潜力的方法。水热法中，保温时间、温度、等因素对CuO纳米材料的形貌和尺寸都有很大影响。因此，如何实现纳米材料的可控制备，精确控制实验条件，降低制备生产成本，对于开发CuO纳米材料的应用性能具有十分重要的意义。

随着社会的发展，越来越多的空气污染物如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、装修建材等正在威胁人类的健康。特别是室内污染气体-挥发性有机化合物，其大量存在于装修材料、家具当中，导致肺癌、白血病、胎儿畸形、皮肤癌等病症。目前，对挥发性有机化合物的常用检测方法是参照国家标准采用固态萃取和气相色谱结合分析的离线检测方法，对操作人员有很高的技术要求，而且检测设备价格昂贵，无法大规模应用。因此，利用以半导体金属氧化物纳米结构作为敏感材料的气体传感器，适时、准确检测人类生存环境有害气体的浓度，在日常生活、医疗环境、工农军事等领域具有重要的意义。CuO作为半导体功能材料，在气体检测方面优异的性能使其越来越受到研究者们的重视。因此，利用CuO纳米结构作为气敏材料研究其对易挥发有机化合物的传感性能具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种花状CuO微球制备方法及其在甲醛气体传感器应用，本发明采用水热合成法制备出由纳米片组装的花状CuO微球，所用设备简单、成本低廉，产品纯度高，适于大规模工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种花状CuO微球的制备方法，具有以下的过程和步骤：

（1）称取Cu(NO₃)₂·3H₂O，尿素，PEG20000溶于80 mL去离子水中；室温下磁力搅拌30分钟，配制成水热合成前驱体反应溶液；

（2）将水热合成前驱体反应溶液转入内衬聚四氟乙烯不锈钢高压反应釜中，装填度为80%，密封；在120-200℃温度下保温12小时，然后随炉冷却至室温，得到反应产物；

（3）将反应后的溶液离心分离获得反应产物，再使用蒸馏水、无水乙醇反复洗涤；

（4）将洗涤后的反应产物放入恒定温度的干燥箱中，80℃，24小时进行干燥处理，干燥完成后冷却；

（5）将干燥后的产物放入干净的坩埚中置入马弗炉中，400℃煅烧3小时，得到CuO黑色粉末，将其保存在干燥器中以待进行分析检测。