[发明专利]氧化锡/纳米ZSM-5复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及气敏材料技术领域，具体涉及氧化锡/纳米ZSM‑5复合材料的制备方法及应用。本发明利用水热法合成了纳米级的ZSM‑5型沸石，利用浸渍法将所制备的沸石与SnO₂进行复合，由于自发单层分散原理在沸石表面形成了粒径为10nm的SnO₂颗粒，以此材料作为气敏材料制备了气体传感器。在该复合材料外又涂覆一层纳米ZSM‑5材料制作旁热式气体传感器，经测试发现该传感器对甲醛的响应值有较大提高，对丙酮起到很好的抑制作用。

技术领域

本发明涉及气敏材料技术领域，具体涉及氧化锡/纳米ZSM-5复合材料的制备方法及应用。

背景技术

甲醛是重要的化工原料和有机溶剂，广泛应用于木材加工，纺织工业等领域。但甲醛也是一种有害气体。人体内吸入过量的甲醛会引起眼睛和鼻子的不适，长时间在甲醛环境中会导致癌症的发生。因为装修材料中存在的甲醛含量过高，因此室内空气污染的监测和控制备受关注。使用电阻型半导体气体传感器对待测气体浓度进行测量是气体浓度检测的常用方法。

金属氧化物气体传感器以其低廉价格和高可靠性常用气体的检测，二氧化锡作为一种传统的半导体材料，具有良好的导电性能与极好的化学稳定性，这些特性使其作为气敏材料具有高灵敏度、高稳定性、长寿命等特点。然而SnO₂气敏传感器的应用也有其瓶颈，由于它对众多的气体都具有良好的气敏响应，诸如：H₂、NO、NO₂、甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、氯苯等等，因此SnO₂气敏传感器具有选择性差的缺点。对于气体传感器来说，选择性不仅是评估其性能的重要因素之一，也是检验气体传感器是否具有使用价值的重要尺度。研发敏感的选择性较好的气体传感气一直是工业监控以及室内环境监控领域的研究热点。

改善气体传感器选择性的方法多种，如：利用气敏材料对不同气体最佳温度的不同来改善其选择性。在SnO₂中掺杂贵金属纳米材料，利用贵金属的催化效应和选择性改善气体传感器的选择性。但这些方法使用起来成本通常较高。

英国IvanP.Parkin研究团队利用丝网印刷技术制备了沸石基的气体传感器，并对多种沸石与金属氧化物复合材料的气敏特性与敏感机理做了系统的研究。涂覆法制备的WO₃传感器对NO₂，CO，乙醇的选择性有了提高，涂覆法制备的沸石基CTO，WO₃传感器对乙醇和异丙醇的选择性也有了改善。将ZnO分别与Y、丝光沸石等混合所制备的传感器对较低浓度的二氧化氮、丙酮、乙醇、氨气都有了较高响应。西班牙M.Vilaseca研究团队采用微滴定的方法将A型沸石悬涂在Pd掺杂的SnO₂上制备的传感器的气敏特性进行了研究，从测试结果来看该传感器对乙醇具有较好的选择性。Ralf Moos等人利用Pt-MFI型沸石改性SrTi_1-xFe_xO_3-δ以提高对丙烷的选择性,利用沸石与三价铬厚膜制备了高选择性的碳氢化合物气体传感器。

但是，目前的气体传感器仍存在选择性不高、灵敏度差的问题，因此需要寻求新的方法来进一步提高其灵敏度和选择性。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明第一个目的是请求保护氧化锡/纳米ZSM-5复合材料的制备方法。

本发明采用的技术方案具体如下：

将浓度150mg/mLSnCl₂·2H₂O与纳米级ZSM-5型沸石溶液混合，SnCl₂·2H₂O与ZSM-5的质量比为12:5，然后将混合液置于烘箱中并在100℃下蒸发以获得SnCl₂-ZSM-5化合物。将合成的SnCl₂-ZSM-5复合材料在600℃下煅烧5小时，空气升温速率为5℃/min，然后冷却至环境温度得到复合材料SnO₂-ZSM-5。