[发明专利]一种氧化锡复合纳米线、其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氧化锡复合纳米线、其制备方法和应用；本发明提供的氧化锡复合纳米线为过渡金属氧化物与SnO₂复合的纳米线，所述过渡金属氧化物选自Nb₂O₅和Ta₂O₅中的一种或多种。并且，所述复合纳米线的直径在100nm至500nm之间。本发明实施例通过将铌源和/或钽源，与锡源按一定比例配制成混合溶液，加入适量PVP后电纺，经煅烧获得所述复合纳米线。本发明复合纳米线的比表面积相对纯纳米线有相当大的提高，同时气敏传感性能有了很大的提高，还具有优异的机械性能，可用于气敏传感如检测NO₂等气体或储能应用如用于锂离子电池，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种氧化锡复合纳米线、其制备方法和应用。

背景技术

气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测等等。近年来，由于环境问题日益恶化，人们越来越关注各类污染气体如NO₂等的排放。因此，利用气敏传感器对污染物进行监测则是环境保护中的重要一环。

气敏传感器主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。由于具有反应灵敏，易于检测等优点，半导体气敏传感器展现越来越巨大的优势。半导体气敏传感器的工作原理包括：气体在气敏材料表面进行氧化还原反应。其中，采用纳米级气敏材料具有重大的理论意义。与传统的传感器相比，纳米传感器尺寸减小，其精度等性能大大改善。

目前，已实用化的气敏传感器主要由纳米氧化锡(SnO₂)膜制成，能用作可燃性气体泄漏报警器等。其中，对于所用的纳米级气敏材料，如何进一步提高材料的比表面积成为了提高气敏传感效应的一个主要研究方向。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种氧化锡复合纳米线、其制备方法和应用，本发明提供的纳米线具有较大的比表面积，能提高气敏传感性，在气敏传感和储能方面有很好的应用前景。

本发明提供一种氧化锡复合纳米线，所述复合纳米线的成分包括过渡金属氧化物和氧化锡，所述过渡金属氧化物选自Nb₂O₅和Ta₂O₅中的一种或多种；所述复合纳米线的直径在100nm至500nm之间。

本发明还提供一种氧化锡复合纳米线的制备方法，包括以下步骤：

提供电纺混合溶液，其中包括聚乙烯吡咯烷酮、可溶性锡盐、可溶性过渡金属盐和有机溶剂；所述可溶性过渡金属盐选自可溶性铌盐和可溶性钽盐中的一种或多种；

将所述电纺混合溶液通过静电纺丝，得到电纺丝线；

将所述电纺丝线进行煅烧，得到氧化锡复合纳米线；所述复合纳米线的成分包括过渡金属氧化物和氧化锡，所述过渡金属氧化物选自Nb₂O₅和Ta₂O₅中的一种或多种。

优选地，所述有机溶剂为醇与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液。其中，所述醇优选选自C1-C4醇中的一种或多种；所述醇与N,N-二甲基甲酰胺的体积比优选为1:(0.5～2)。

优选地，所述可溶性锡盐为二水氯化亚锡，所述可溶性铌盐为五氯化铌，所述可溶性钽盐为五氯化钽。

优选地，用于静电纺丝的电纺装置的注射器容积为2～15mL，注射器针头的型号可为18至24G。优选地，用于静电纺丝的电纺装置使用高压直流电源，其中连接针头的正压为15至25kV，连接所述电纺装置的接收板的负压为-5至-0.5kV。