[发明专利]具有气敏性能的纳米纤维材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有气敏性能的纳米纤维材料及其制备方法，包括以下步骤:将二水氯化亚锡溶于溶剂得到二水氯化亚锡溶液。将聚乙烯吡咯烷酮与所述二水氯化亚锡溶液混合均匀得到混合液。将四水硝酸镉与所述混合液混合均匀，得到纺丝液。将所述纺丝液纺为纤维膜。在具有氧气的气体氛围中煅烧所述纤维膜，以去除所述纤维膜中的聚乙烯吡咯烷酮和溶剂，并使得所述纤维膜中的二水氯化亚锡转化为二氧化锡以及使得四水硝酸镉中的镉离子进入所述二氧化锡的晶格内。本发明制备得到的纳米纤维材料能在常温下工作，灵敏度较高，响应速度较快。

技术领域

本发明涉及气敏性材料制备领域，具体的是一种具有气敏性能的纳米纤维材料及其制备方法。

背景技术

气体传感器的制备需要采用具有气敏性能的材料。目前对于气敏性材料的制备，常使用合成金属半导体纳米纤维，该种材料具有高灵敏度、快速响应、低检测限值等优势。但是合成金属半导体纳米纤维的电阻值较高，导电性能较差，导致制备的气体传感器在使用过程中容易升温，而持续保持高温会加快气体传感器的老化，且温度的升高会影响其灵敏度。

基于上述，有必要提出一种新的具有气敏性能的纳米纤维材料，以使得制备得到的气体传感器在保持高灵敏度、快速响应、低检测限值等优势的同时，还具有较好的导电性能。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种具有气敏性能的纳米纤维材料及其制备方法，制备得到的纳米纤维材料能在常温下工作，灵敏度较高，响应速度较快。

本发明公开了一种具有气敏性能的纳米纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

将二水氯化亚锡溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，再加入无水乙醇混合均匀得到二水氯化亚锡溶液，其中二水氯化亚锡、N，N-二甲基甲酰胺和无水乙醇的质量比为1:(3-9):(5-7)；

将聚乙烯吡咯烷酮与所述二水氯化亚锡溶液按照质量比1:(10-30)混合均匀得到混合液；

将四水硝酸镉与所述混合液混合均匀，得到纺丝液，所述纺丝液中四水硝酸镉的含量为3wt％-10％wt；

将所述纺丝液纺为纤维膜；

在具有氧气的气体氛围中煅烧所述纤维膜，以去除所述纤维膜中的聚乙烯吡咯烷酮和溶剂，并使得所述纤维膜中的二水氯化亚锡转化为二氧化锡以及使得四水硝酸镉中的镉离子进入所述二氧化锡的晶格内。

作为优选，所述纳米纤维材料中包含以Sn⁴⁺的形式存在的锡元素和以Cd²⁺形式存在的镉元素。

作为优选，所述步骤“将聚乙烯吡咯烷酮与所述二水氯化亚锡溶液按照质量比1:(10-30)混合均匀得到混合液”中，将所述聚乙烯吡咯烷酮加入到所述二水氯化亚锡溶液中，50-70℃下搅拌1-2h，即得到混合液。

作为优选，所述纺丝液中四水硝酸镉的含量为10％wt。

作为优选，所述步骤“将所述纺丝液纺为纤维膜”中，具体为：采用静电纺丝设备，所述静电纺丝设备包括纺丝头和接收板，将纺丝液从喷丝头中喷至接收板上，从而得到纤维膜，所述喷丝头和所述接收板之间的距离范围值在10-20cm之间。

作为优选，所述步骤“在具有氧气的气体氛围中煅烧所述纤维膜，以去除所述纤维膜中的聚乙烯吡咯烷酮和溶剂，并使得所述纤维膜中的二水氯化亚锡转化为二氧化锡以及使得四水硝酸镉中的镉离子进入所述二氧化锡的晶格内”中，将所述纤维膜置于管式炉内，500-700℃煅烧2-4h。

本发明同时提供了一种具有气敏性能的纳米纤维材料，所述纳米纤维材料中包含二氧化锡，所述二氧化锡的晶格中包含镉离子。

本发明的有益效果如下：