[发明专利]一种掺杂有MnO2和TiO2的SnO2纳米颗粒的制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂有MnO₂和TiO₂的SnO₂纳米颗粒的制备方法，所述方法包括：(1)锡/钛‑过氧化‑氨复合物前驱体的合成；(2)锰/锡/钛‑过氧化‑氨复合物的制备；和(3)烧结三个步骤。根据本发明的制备方法简单，容易操作，适合大规模工业化生产。同时制备的掺杂了MnO₂和TiO₂的SnO₂纳米颗粒可用于生产气体传感器，所述气体传感器对可燃性气体，特别是乙醇具有高度的气敏性。

技术领域

本发明属于无机传感器材料领域，具体而言，涉及一种掺杂有MnO₂和 TiO₂的SnO₂纳米颗粒的制备方法。

背景技术

二氧化锡(SnO₂)是一种共知的气敏材料，具有一系列优良的气敏性质和物化性能，适用于微量低浓度气体的检测、具有可调式，导电特性、高热稳定性和化学稳定性等优点，如H₂、H₂S、NOx、CO等。二氧化锡作为敏感材料的优越性已被广泛认可，使其成为研究最多的一种金属氧化物敏感材料。但单一的SnO₂材料对多种气体的气敏性不足，灵敏度不够。因此人们往往通过向二氧化锡材料掺杂不同的成分以改善对各种气体灵敏度的传感器，例如CN101857264A公开了一种掺杂SiO₂的SnO₂气敏材料的制备方法，其通过将SnCl₂与介孔SiO₂混合后烧结得到掺杂SiO₂的SnO₂气敏材料； CN102041474A公开了一种向SnO₂气敏材料掺杂贵金属(如Au、Pd、Pt等) 的方法，该方法通过物理机械球磨合金化将贵金属掺杂进SnO₂气敏材料； CN104402041A公开了一种掺杂Ag的SnO₂气敏材料的制备方法，其通过Sn 离子与Ag离子的共沉淀获得掺杂Ag的SnO₂气敏材料。

然而，虽然贵金属的电子效应对于灵敏度的提高显著，但是贵金属价格昂贵，而且在环境中某些成分(如NOx、SOx等)的作用下催化性能下降。因此仍然需要开发更为廉价，且灵敏度、稳定性等更高的SnO₂气敏材料。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提供掺杂了 MnO₂和TiO₂的SnO₂纳米颗粒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)锡/钛-过氧化-氨复合物前驱体的合成

将钛酸四丁酯加入去离子水中，形成Ti⁴⁺离子浓度为0.01～0.50mol/L的钛离子水溶液，然后用摩尔百分比浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液调节钛离子水溶液的pH值为8～9，得到原钛酸沉淀，沉淀所述原钛酸沉淀，然后用质量百分浓度为75％的过氧化氢溶液溶解所得到原钛酸沉淀，其中H₂O₂与Ti 的分子摩尔比控制在2:1至1:1。在所得到的过氧化钛溶液中添加氨水合物，形成钛-过氧化-氨配合物溶液，其中NH₄⁺与Ti的分子摩尔比控制在1:1至1:2，再向其中加入SnCl₂·2H₂O，形成锡/钛-过氧化-氨复合物前驱体溶液，其中Sn 与Ti的分子摩尔比控制为1:0.01至1:0.2；

(2)锰/锡/钛-过氧化-氨复合物的制备