[发明专利]一种n-p异质型介孔球状气敏材料的制备方法

说明书

一种n‑p异质型介孔球状气敏材料的制备方法，它涉及一种n型SnO₂负载p型介孔球状金属氧化物NiO气敏材料的制备方法，包括步骤：以有序介孔二氧化硅FDU‑12为模板，利用纳米复制法合成介孔球状NiO前驱体，再利用改性浸渍法在NiO表面负载SnO₂，得到n‑p异质型介孔球状SnO₂/NiO气敏材料。本发明方法一方面通过介孔结构增加表面积以提高气敏性，另一方面通过调控n‑p异质型界面电子传输以提高气敏材料针对特定气体的灵敏度和选择性。本发明所采用的方法原料来源广泛，价格低廉，而且化学制备手段简单，得到的n‑p异质型介孔气敏材料灵敏度高，选择性强。

技术领域

本发明涉及气敏材料领域，具体涉及一种n-p异质型介孔球状SnO₂/NiO气敏材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着我国汽车保有量的快速增长，汽车尾气中产生大量的NOx(主要是NO₂和NO)，将会严重影响空气质量，导致PM2.5飙升。针对日益突出大气环境污染问题，2016年1月1日国家正式施行《中华人民共和国大气污染防治法》。所以，防治大气污染，监控气体污染源具有高度紧迫性。目前，面向大气检测的商业化NO₂传感器主要是基于电化学原理，其结构复杂，价格昂贵，响应速度较慢。因此，发展针对NO₂等有毒有害气体的快速、高灵敏度、低浓度(ppb量级)检测技术具有重要意义。

NiO是一种直接带隙宽禁带P型半导体纳米材料，室温下的禁带宽度为3.6eV-4.0eV之间，气敏传导机制为表面控制型。通常，提高NiO半导体材料的气敏性能一般是调控材料的形貌、尺寸结构，如Lin等比较了纳米线、纳米棒、纳米片和纳米球四种纳米结构对提高乙醇气体气敏性能的影响(Mater.Res.Bull.48(2013)449-454.)；同时，通过将不同的金属氧化物进行复合，可以改善材料的能带结构，调节材料表面或界面的电子耗尽层(n型)或者空穴聚集层(p型)，从而提高材料的气敏性能。如Hur等用溶液法制备n-p型ZnO-CuO气敏材料(Physica Status Solidi(a)2013,210(6),1213-1216.)；中国专利CN 103115946 B发明了一种n-p结型铁铜基氧化物气敏元件的制备方法及应用。由此可见，将n型和p型氧化物通过一定的技术组装构建异质型复合结构，为开发灵敏度高、选择性强的气敏材料提供了可能。介孔结构金属氧化物利用介孔结构比表面积大，对气体吸附能力强，增加化学反应的活性点这一特性，可以提高金属氧化物气敏材料对气体的敏感性。因此，在保证良好的介孔球状结构的基础上，对p型半导体NiO气敏材料进行n型负载可以进一步提高材料的灵敏度以及选择性。

发明内容

本发明针对目前纯的p型NiO气敏材料在灵敏度以及选择性方面的不足，提供一种n-p异质型介孔球状气敏材料的制备方法，该发明方法一方面通过介孔结构增加表面积以提高气敏性，另一方面通过调控n-p异质型界面电子传输以提高气敏材料针对特定气体的灵敏度以及选择性。