[发明专利]微纳网状结构In2

说明书

本发明实施公开了一种微纳网状结构In₂O₃/SnO₂复合材料及其生长方法，以氧化铟或者氧化锡微颗粒为基体，并利用利用热蒸镀的方式在上述微颗粒上原位生长包含另一种材料（氧化锡或者氧化铟）的纳米晶，同时，通过控制生长环境和生长时间使上述纳米晶形成一维或准一维的结构并且相互连通，进而构成氧化铟/氧化锡网状结构复合材料。本发明实施例提供的复合材料由两种材料复合而成，具有比单一金属氧化物更多表面活性位点和结构，因此可敏感探测气体种类和灵敏度更高；另外，该材料还具有高比表面积、网状相连结构不团聚、材料有序活性位点多且气敏性能优异，具有很好的工业化前景。

技术领域

本发明涉及氧化物复合材料结构及生长技术领域，特别是涉及一种微纳网状结构In₂O₃/SnO₂复合材料及其生长方法。

背景技术

纳米材料，具有高活性表面界面效应、带隙扩展的量子效应、异常边界小尺寸效应和宏观量子隧道效应等性能，在环境科学气体探测、污染治理方面备受青睐。其中，半导体金属氧化物纳米材料制成的气敏元件，会随气体敏感作用而发生电学参数变化或化学计量半导体化等特性，且具有轻便简洁快速的特点，在工业、生活及环境探测等方面具有广泛的应用研究前景。

氧化锡（氧化锡）是一种宽禁带（Eg=3.6eV）半导体氧化物，多为白色或淡灰色四方金红石结构，氧空位和锡间隙原子作为材料的缺陷，其中氧空位电离出自由电子，呈现n型半导体的性质。氧化铟（氧化铟）是一种带隙和氧化锡相当的n型半导体，具有优异的光电性能。进一步的，纳米氧化锡和氧化铟材料表面缺陷空位易吸附氧分子形成耗尽层，材料活性提高气体敏感性增强，可对CO、NOx、CH₄、H₂等成分气体表现敏感，在检测燃料是否燃烧充分、汽车尾气成分含量等方面多有应用。

由于材料的颗粒大小、形貌及均匀性特性会影响材料气体敏感性，具体的，材料颗粒越小，比表面积大和表面微结构多，气敏反应吸附气体活性位点多，材料探测气体相应快、灵敏度高，因此，纳米化的氧化锡、氧化铟材料及气敏探测应用成为近年来的研究热点。

现有的，多维度纳米氧化锡、氧化铟材料大多通过物理或化学方法制备合成，如化学气相沉积方法、火焰喷雾热解、有机金属前驱体分解氧化方法固相加机械力球磨法等等。然而，上述方法所制备的纳米超细粒子虽然具有高比表面积，但加工过程不稳定,存在易团聚重结晶等问题，整体材料均匀性较差，从而影响材料气敏、催化等性能应用。另外，上述单一氧化锡或氧化铟材料表面活性低也是一主要问题。

发明内容

本发明提供一种微纳网状结构In₂O₃/SnO₂复合材料及其生长方法，以解决单一氧化锡或In₂O₃材料表面活性低且单纯纳米颗粒易团聚，影响气敏性能的发挥等问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种微纳网状结构氧化铟/氧化锡复合材料的生长方法，所述方法包括：

分别将第一原料微颗粒基板置入高温炉腔室中的第二温区，第二原料置入所述高温炉腔室中第一温区的坩埚中，其中，所述第一原料微颗粒包括氧化锡微颗粒、所述第二原料包括掺锡的氧化铟，或者所述第一原料微颗粒包括氧化铟微颗粒、所述第二原料包括掺铟的氧化锡；

向所述高温炉腔室中通入预设体积的惰性保护气体、或对所述高温炉腔室抽真空使所述高温炉腔室内的真空度到预设值；

对所述第一温区和所述第二温区加热，使所述第二原料高温挥发成蒸汽；

使所述蒸汽中的金属成分在第一原料微颗粒处冷凝、所述蒸汽中的金属氧化物成分以冷凝在所述第一原料微颗粒上的金属液滴为原位生长纳米晶，直至形成氧化铟/氧化锡网状结构复合材料。