[发明专利]一种3D立方体框架结构三元金属氧化物半导体偏锡酸锌的制备方法

说明书

本发明公开一种3D立方体框架结构三元金属氧化物半导体偏锡酸锌的制备方法，主要步骤为首先制成0.2M SnCl₄无水乙醇溶液和0.1M Zn(NO₃)₂水溶液；然后在上述水溶液中加入六甲基四胺C₆H₁₂N₄，磁力搅拌，制成Zn(NO₃)₂‑C₆H₁₂N₄水溶液，其中C₆H₁₂N₄在水溶液中的质量百分比为4.6％；称取NaOH溶于去离子水，配成0.5M NaOH水溶液，用作沉淀剂；在搅拌条件下将NaOH溶液逐滴加入，使溶液的PH值约为10～11，此后继续搅拌20min；然后在120℃条件下反应10h，得到前驱体ZnSn(OH)₆沉淀物；自然冷却后收集的沉淀物，分别用去离子水和无水乙醇清洗，然后在室温下干燥，得到前驱体ZnSn(OH)₆粉末；最后在500℃下高温热处理2h，得到纳米级3D立方体框架结构的ZnSnO₃粉末。

技术领域

本发明涉及金属氧化物半导体气敏材料的制备方法，具体地说，涉及一种纳米级3D立方体框架结构三元金属氧化物半导体偏锡酸锌(ZnSnO₃)的水热法制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展，尤其是工业的迅速发展，自然环境中以及生产生活过程中产生的有毒气体、可燃气体，越来越受到人们的关注与重视。这些气体，不仅对人们的健康生命及财产安全存在威胁和隐患，并且其对大气、水、土壤等的影响，可能会导致生态环境的恶化及破坏。因此，对有毒气体、可燃气体的检测和监控成为了环境监测的重点问题。气体传感器及其敏感材料的研究也因此进入了研究人员的视线，成为了新的研究领域。

20世纪60年代，Seiyama等首次研制出基于可检测可燃气体的金属氧化物半导体传感器，自此，由于半导体金属氧化物有良好的气敏性能、成本低、易制备、环保等特点，其在气体传感器领域，成为了新的热点和重点。近10年来研究者发现将ZnO和SnO₂复合后得到的三元金属氧化物偏锡酸锌(ZnSnO₃)性质结构稳定，在气湿敏、光敏、催化和锂电池等领域都具有重要的应用潜力，并且其无毒无害，应用安全。为提高ZnSnO₃气敏性能，通常要改变其形貌、增大其表面积，因此特殊形貌ZnSnO₃气敏材料的制备极为关键，成为金属氧化物半导体气敏传感器研究的重要内容。

本发明采用水热法制备ZnSnO₃，在前驱体ZnSn(OH)₆制备过程中，引入有机添加剂六甲基四胺C₆H₁₂N₄，调整水热温度及时间，制备出一种纳米级3D立方体框架结构三元金属氧化物半导体ZnSnO₃，所制备的材料因其特殊形貌而具有较大的比表面积。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纯度高、比表面积大的ZnSnO₃的制备方法，较之现有技术，本发明制备出的纳米级3D立方体框架结构的ZnSnO₃具有较大的比表面积。

本发明的技术方案如下：一种3D立方体框架结构三元金属氧化物半导体偏锡酸锌的制备方法，包括如下步骤：

1)称取SnCl₄·5H₂O溶于无水乙醇，采用磁力搅拌，制成0.2M SnCl₄无水乙醇溶液；