[发明专利]一种山茶花状ZnO/SnO-SnO2

说明书

本发明公开了一种山茶花状ZnO/SnO‑SnO₂复合材料及其制备方法和应用，所述山茶花状ZnO/SnO‑SnO₂复合材料由二维ZnO薄片自组装而成,SnO‑SnO₂混合物均匀地锚定在ZnO薄片上。首先以水热法合成SnO‑SnO₂混合纳米颗粒。随后，利用溶剂热法以AOT为软模板，将已制备的SnO‑SnO₂混合纳米颗粒加入到反应体系中，最后将复合材料在400℃下煅烧2h，得到山茶花状ZnO/SnO‑SnO₂复合材料。本发明在氧化锌的基础上复合SnO‑SnO₂纳米颗粒，提高了对胺类气体的灵敏度以及选择性，工作温度为100℃时，对三乙胺有较好的选择性并且对100ppm的三乙胺的灵敏度达到780。

技术领域

本发明涉及一种山茶花状ZnO/SnO-SnO₂复合材料的制备及在胺类传感器方面的应用。

背景技术

胺类是一种易挥发性有机物，其中有些物质有毒有害还带有恶臭。这类物质主要在制造染料及染料中间体、橡胶促进剂和抗氧化剂、照相显像剂以及药物合成、香料生产、塑料固化及树脂制造、涂料施工、喷漆等工业过程中产生。胺类物质在大气中的存在，对环境及人体健康都极具危害。在鱼类和贝壳的死亡和腐烂过程中，释放出三乙胺（TEA）气体，浓度随着鱼类新鲜度的降低而增加。TEA气体不仅有毒，而且易燃易爆，严重危害人体健康，如皮肤烧伤、头痛、恶心等。它对呼吸系统损害极大，可导致肺水肿甚至死亡。根据职业安全与健康管理局(OSHA)的规定，环境中TEA的浓度限值为10ppm。文献报道，采用两步法合成了内部为中空的ZnO-SnO₂异质结纳米管（Sensors Actuators: B. Chemical 279, 2019,410–417），制备的三乙胺传感器工作温度较高，并且加紫外线激光照射之后响应值依旧非常低。CN108931559A公开了一种硼掺杂石墨烯修饰Au@ZnO核壳异质型三乙胺传感器，该发明利用石墨烯的高比表面积以及硼掺杂石墨烯的p型半导体特性，实现了近室温（50℃）检测三乙胺。但是，仍具有灵敏度低、制备繁琐等不足。间甲苯胺的接触极限值为2ppm，是一种强烈的高铁血红蛋白形成剂，并能刺激膀胱尿道，能引起血尿。皮肤接触会出现脸部灼热、剧烈头痛、头晕、呼吸困难等症状。并且遇明火、高热或强氧化剂有引起燃烧、爆炸的危险，受高热分解出有毒气体。苯胺是一种致癌物质，可引起慢性中毒，对肝、肾、皮肤等造成损害。关于苯胺传感器的报道很少，CN103336034A公开了一种苯胺气体传感器及其制备方法。通过两步法合成ZnS/PTCDA核-壳纳米粒子，制备成气敏元件可实现对苯胺的选择性，但是低浓度下对苯胺的选择性并不突出。现有的胺类传感器仍然存在工作温度高，灵敏度差等缺点。因此，有必要开发一种高灵敏度、低工作温度、低成本以及稳定的胺类气体传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对胺类传感器存在灵敏度低，工作温度高等缺点，提供一种对胺类气体具有高灵敏度，低功耗，选择性优异的ZnO/SnO-SnO₂复合材料及其制备方法。

为解决以上技术问题，采用以下技术方案：

本发明的山茶花状ZnO/SnO-SnO₂复合材料由二维ZnO薄片自组装而成，SnO-SnO₂混合纳米颗粒锚定在ZnO薄片上。

本发明的山茶花状ZnO/SnO-SnO₂复合材料制备方法：首先以水热法合成SnO-SnO₂混合纳米颗粒。随后，利用溶剂热法以AOT为软模板，将已制备的SnO-SnO₂混合纳米颗粒加入到反应体系中，最后将复合材料在400℃下煅烧2h，得到山茶花状ZnO/SnO-SnO₂复合材料。

本发明山茶花状ZnO/SnO-SnO₂复合材料的制备方法的具体步骤为：