[发明专利]用于甲醛及二氧化氮气体检测的石墨烯负载二氧化锡量子点的制备及产品和应用

说明书

本发明公开了一种用于甲醛及二氧化氮气体检测的石墨烯负载二氧化锡量子点的制备方法及其产品和应用，该方法利用SnO₂量子点修饰石墨烯，制备过程中，前驱体采用锡盐和锌盐，与氧化石墨烯混合后水热反应，然后采取酸洗的步骤去除产物中的Zn，使金属氧化物表面与内部具有更多的缺陷态，缺陷态的存在会提高材料对目标气体的吸附并优先催化反应，因而可以提升材料用于气体检测的灵敏度；金属氧化物与石墨烯复合，可提升其导电性能，实现室温下对目标气体的催化反应，从而实现在室温下对NO₂的检测。

技术领域

本发明涉及气体检测领域，具体是指一种气敏材料的制备方法，特别是涉及一种用于甲醛及二氧化氮气体检测的石墨烯负载二氧化锡量子点的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着环境污染日益严重，尤其NO₂是汽车尾气、煤炭燃烧废气，甲醛作为涂料、油漆的废气，对人类健康危害非常大，对甲醛、NO₂等有毒有害气体的检测是环境治理的首要任务。

金属氧化物由于在不同浓度的气体氛围下电阻发生变化，因此可用作气体检测敏感材料，由于其价格便宜，相对于其他类型的传感器具有竞争优势。然而金属氧化物工作温度较高，一般工作温度在200℃以上，且灵敏度和选择性亦不太理想。通过构建纳米材料、构建复合材料可以降低反应温度并提升灵敏度。

本发明利用SnO₂量子点修饰石墨烯，综合利用SnO₂的气体响应及石墨烯的导电性，改善其作为气敏材料在灵敏度和工作温度高方面的缺点，该方法制备的材料可实现室温下对NO₂气体的检测，在工作温度180℃左右对甲醛气体的检测。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于甲醛及二氧化氮气体检测的石墨烯负载二氧化锡量子点的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种用于甲醛及二氧化氮气体检测的石墨烯负载二氧化锡量子点的制备方法，利用SnO₂量子点修饰石墨烯，制备过程中，前驱体采用锡盐和锌盐，与氧化石墨烯混合后水热反应，然后，采取酸洗的步骤去除产物中的Zn，使金属氧化物表面与内部具有更多的缺陷态，缺陷态的存在会提高材料对目标气体的吸附并优先催化反应，包括如下步骤：

步骤一：取10mL去离子水，称取2~5mmol的锡盐和0.1~0.5mmol的锌盐，溶于去离子水中；

步骤二：取10mL去离子水，配摩尔浓度0.8~1.2M的三嵌段聚合物的水溶液，将步骤一所得溶液在搅拌状态下慢慢滴入三嵌段聚合物水溶液中，继续搅拌30~50min后，加入1~3mL的盐酸，继续搅拌30~50min；

步骤三：向步骤二所得溶液中加入5~10mL浓度1mg/mL的氧化石墨烯，搅拌1~2h后，180~200 ℃水热反应后，降至室温后离心收集沉淀，于60~80℃干燥，得粉末；

步骤四：将步骤三所得粉末置于浓度1~2M的硝酸水溶液中，于160~180℃水热反应12~14h，得到石墨烯负载SnO₂量子点。

其中，步骤一中，所述的锡盐为SnCl₄·5H₂O，SnCl₂·2H₂O，Sn(Ac)₂中的至少一种；所述的锌盐为Zn(NO₃)₂·6H₂O，Zn(AC)₂，ZnCl₂，ZnSO₄中的至少一种。

步骤二中，所说的三嵌段聚合物为P123或F127中的至少一种。