[发明专利]一种Ag包覆SnO2

说明书

本发明属于半导体气体传感器与环境监测技术领域，提出一种Ag包覆SnO₂制备SO₂敏感材料的方法，是一种以锡泥为原料提取SnO₂并进行Ag包覆制备SO₂敏感材料的方法。本发明对锡泥进行酸洗、水洗及氧化焙烧提取了其中的二氧化锡。并以二氧化锡为基体在其表面沉积Ag纳米颗粒制备了二氧化硫敏感材料。所制备的SO₂气体传感器对SO₂表现出很高的响应值及良好的稳定性、选择性及响应‑恢复特性。本发明所采用的二氧化锡的回收工艺简单，能够实现工业化大批量生产。更重要的是，所使用的原料成本低，且实现了资源的综合利用，符合环境友好型发展的目标。所制备二氧化硫气体传感器在二氧化硫气体检测方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属氧化物半导体基气体传感器与环境监测技术领域，具体涉及一种以锡泥为原料提纯SnO₂并进行Ag包覆制备SO₂敏感材料的方法。

背景技术

目前，随着人们对生活环境的要求的提高，越来越多的人致力于研究及制备能够快速、准确的检测有毒有害及易燃易爆气体的敏感材料。其中半导体二氧化锡因其优异的物理、化学特性，以及气体敏感性而受到国内外学者的广泛关注。以纳米二氧化锡为基体的气敏材料对许多有害还原性气体表现出较好的检测性能。目前，纳米二氧化锡的制备方法包括化学沉淀法、溶胶-凝胶法、溶剂热法及磁控溅射法等。然而，在使用这些方法时都存在一些问题，如原料和设备昂贵，产率低，制备工艺复杂等。更为严重的是，作为世界上最稀缺的矿物之一，锡矿资源已不能满足日益增长的对锡资源的需求。截至2016年，全球锡储量为470万吨，仅为1999年储量的50％。根据2016年的全球锡资源消耗量28万吨计算，目前的锡储备只能保证未来17年的资源使用。由于锡的资源采储比很低，未来锡资源将越来越紧缺。因此，研究从含锡二次资源中回收锡以减少锡资源的浪费，缓解锡资源的紧缺具有迫切性和重要的意义。

在电镀锡生产线中产生的锡泥是最重要的锡二次资源之一。作为一种工业废料，锡泥主要由氧化锡以及少量的金属磺酸盐组成，其中的锡氧化物含量高达90wt.％。且其产量巨大，其中一家中国企业的年锡泥产量高达6000吨。然而，迄今为止，锡泥只是作为一种工业废料被循环用于金属锡提取，很少有研究人员研究锡泥的高附加值再循环。显然，将锡污泥作为工业废弃物丢弃，或作为一种含锡废料进行金属锡提取将会导致锡资源的严重损失，以及增加企业成本并造成严重的环境污染。

基于以上背景，本专利研究了锡泥中锡氧化物的绿色回收，并结合气敏材料的改性制备方法，研究将其高附加值的应用于二氧化硫气体传感器。众所周知，二氧化硫是最严重的大气污染物之一，在二氧化硫中长期暴露将会导致人的皮肤及眼睛损伤，以及肺损伤甚至肺衰竭，最终甚至导致死亡。二氧化硫还是造成酸雨的主要气体之一，形成的酸雨将对生态环境造成严重破坏。因此对二氧化硫进行准确、快速的实时监测和预警对减少因其造成的危害具有重要意义。本专利主要以从锡泥中回收的纳米二氧化锡材料做为基体，对其进行贵金属掺杂以获得更加优异的敏感特性。贵金属掺杂可以通过增加活性位点，以及产生金属-氧化物异质结，显著改善半导体金属氧化物的气敏性能。本专利中采用Ag纳米颗粒包覆的方法制备Ag包覆的纳米二氧化锡敏感材料，所制备的敏感材料对二氧化硫表现出优异的响应特性。

发明内容

为缓解锡资源的紧缺，以及减少系资源浪费和降低企业成本。本发明研究了镀锡工业中产生的工业副产物，即锡泥的绿色回收即高附加值再循环。提出了锡泥中二氧化锡的绿色在回收工艺，包括酸洗以及氧化焙烧。并在此基础上对其进行Ag纳米颗粒包覆制备了Ag包覆的二氧化锡纳米颗粒。在将其用于二氧化硫检测时表现出很高的响应值、良好的选择性、稳定性及响应-恢复特性。

本发明采用的技术方案如下：

一种Ag包覆SnO₂制备SO₂敏感材料的方法，包括步骤如下：