[发明专利]以植物种子纤绒毛为模板制备介孔结构氧化锡纤维气敏材料的方法

说明书

本发明公开了一种以植物种子纤绒毛为模板制备介孔结构氧化锡纤维气敏材料的方法，具体的，以萝藦种子纤绒毛为模板，乙醇‑水为混合溶剂，滴定后采用溶剂热法合成，通过复制萝藦种子纤绒毛特有的显微结构，减小了合成氧化锡的粒径，并且萝藦种子生物组织在煅烧过程中氧化去除，留下孔隙，经试验验证，本发明制备得到的介孔结构氧化锡气敏材料的比表面积高达73.665m²/g，孔径大小平均值为7.82nm，由于其具有高的粉体表面活性和大的比表面积，以及高的气体贯通性，显著提高了氧化锡的气敏性，改善了其选择性。

技术领域

本发明涉及农林生物质资源利用及处理技术领域，具体涉及以一种植物种子纤绒毛为模板制备介孔结构氧化锡纤维气敏材料的方法。

背景技术

随着国民经济的发展、工业化进程加快，环境问题凸显。大量工业三废的排放，尤其是大量有毒气体、易燃易爆气体的排放，对于人们生命健康产生不良影响。正丁醇是一种重要的化工原料和有机溶剂，广泛应用于塑料、橡胶、油脂以及药物等制品中，但是其具有易挥发、易燃，并且对眼睛、呼吸系统以及皮肤都有较强的刺激性等危险，在生产和使用过程中，若操作不当而造成大量的正丁醇泄漏或挥发，会引起中毒和燃烧，甚至爆炸事故，给国家和个人的生命和财产安全造成损失。因此，开发研究具有高灵敏度和选择性的正丁醇气敏传感器材料就具有非常重要的意义。

自从1962年，日本的T.esiyama等人首先研制出ZnO薄膜器件，并利用ZnO半导体薄膜在一定温度下的气体吸附和脱附引起电阻变化的特性，对氧气、一氧化碳和可燃性气体进行监测。随后，他们又于1968年将氧化锡系列气敏器件投入市场，从而诞生了半导体气敏传感器。到目前为止，金属氧化物半导体气敏传感器的研制和生产已有五十多年的历史。由于金属氧化物半导体具有热稳定性好、材料成本低、元器件稳定、制作工艺简单等方面的优势，目前已成为世界上产量最大、种类最多、应用最广泛的传感器材料之一。围绕正丁醇气敏材料的制备与研究，已有不少文献报道，例如：

Xianghong Liu等人(Xianghong Liu,Jun Zhang,Xianzhi Guo,et al.,Sensorsand Actuators B152,2011,162-167)采用Ni离子掺杂改性制备了氧化锡空心球，制备的氧化锡空心球对乙醇和正丁醇具有较好的灵敏度和选择性，在300℃条件下，对50ppm乙醇和正丁醇的灵敏度分别达到15和29。

Xiaojiao Yang等人(Xiaojiao Yang，Vincent Salles，Yusuf ValentinoKaneti，et al.,Sensors and Actuators B 220,2015,1112-1119)通过静电纺丝的方法，制备了贵金属金改性氧化钨纳米纤维。通过金的掺杂，制备的氧化钨纤维对正丁醇具有较好的灵敏度和选择性，在250℃条件下，对100ppm正丁醇的灵敏度可达229.7。

Shurong Wang等人(Shurong Wang，Jiedi Yang，Hongxin Zhang，et al.,Sensorsand Actuators B,207,2015,83-89)采用水热方法制备了具有3D多级结构的纳米氧化锡，制备的气敏材料对正丁醇具有较好的灵敏度和选择性，在320℃条件下，对500ppm正丁醇的灵敏度可达85。

Yanyan Xu等人(Yanyan Xu，Ping Liu，Dandan Sun，et al.,Materials Lettes,161.2015,495-498)采用溶剂热法制备了规则的氧化锌纳米球，制备的氧化锌纳米球对正丁醇具有较好的灵敏度和选择性，在340℃条件下，对100ppm正丁醇的灵敏度可达135。

Jing Guo等人(Jing Guo，Jun Zhang，Haibo Gong，et al.,Sensors andActuators B,226,2016,266-272)采用水热方法，制备了贵金属金负载的3D氧化锡微结构，该材料对正丁醇具有较好的灵敏度和选择性，在340℃条件下，对150ppm正丁醇的灵敏度可达55。