[发明专利]一种Ni-BiVO4

说明书

一种Ni‑BiVO₄/g‑C₃N₄气体传感材料，所述Ni‑BiVO₄/g‑C₃N₄气体传感材料为多面体结构，粒径约为100‑300nm，g‑C₃N₄附着在多面体结构表面，表面粗糙。本发明中的Ni‑BiVO₄/g‑C₃N₄气体传感材料具有较窄的禁带宽度，较大的比表面积，达到17.64cm2/g，对于三乙胺有优异的选择性，在30ppm三乙胺浓度下灵敏度达到25.2，最低检测限为55.7ppb，响应/恢复时间较快，在30ppm三乙胺浓度下响应/恢复为39s/32s，具有良好的重复性和稳定性。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体涉及一种Ni-BiVO₄/g-C₃N₄气体传感材料及其制备方法。

背景技术

三乙胺是一种无色透明的液体，在空气中微发烟，具有强烈的氨味，有毒，具有强刺激性，在工业上主要用作溶剂、催化剂、生物制药和合成染料。三乙胺会给呼吸道带来严重的刺激，吸入后甚至会引起肺水肿甚至死亡。除此之外,TEA还可以从微生物降解死鱼和海产品过程中产生。根据职业安全与健康管理局（OSHA）的规定，空气中三乙胺的最大允许浓度为10 ppm。因此,开发新的对TEA具有快速响应和良好选择性的传感器对生物医学、食品工业以及我们的日常生活至关重要。

钒酸铋(BiVO₄)是一种n型三元金属氧化物半导体材料，具有禁带宽度窄、电子传递快和光学性能优异等特点，被广泛应用于光催化剂、锂离子电池、气体传感器、光电化学装置、电子器件和微波吸收器等领域。但BiVO₄在气体传感领域中，工作温度高（300℃），灵敏度低，选择性差，限制了BiVO₄在传感器领域中的应用。

根据文献“Morphology-Controlled Synthesis of BiVO₄ Materials and TheirEthanol Gas Sensing Properties [J]”，D. P. Wang, C. G. Song. IEEE Acess. 8(2020) 24941-24947. （“形态控制下的BiVO₄材料的合成及其乙醇气敏性能”，D. P.Wang, C. G. Song，《IEEE Acess》，第8期，第24941-24947页，2020年）记载：采用加入聚乙二醇（PEG）的一步水热法合成BiVO₄，加入PEG1000所制备的BiVO₄对乙醇的选择性最好，对200 ppm的乙醇响应值为4.23，最佳工作温度为340 ℃。

根据文献“Oxygen-Defective Ultrathin BiVO4 Nanosheets for Enhanced GasSensing[J]”, D. Yao, C. W. Dong, Q. M. Bing, Y. Liu, F. D. Qu, et al. ACSAppl. Mater. Interfaces. 11(2019) 23495−23502. （“用于增强气体感应的氧缺陷超薄BiVO₄纳米片”，D. Yao, C. W. Dong, Q. M. Bing, Y. Liu, F. D. Qu等人，《材料应用界面》，第11期，第23495−23502页，2019年）记载：采用胶体法制备了含氧空位的二维BiVO₄纳米片，在300 ℃下，对100 ppm丙酮气体的响应值约为7.1，最低检测极限为0.39 ppm。文献（“钒酸铋纳米复合物的合成及其对三乙胺气敏心梗和基质的研究” ，杨小军，北京化工大学）采用由金属分解法和水热合成法制备出了6W-BiVO₄/rG05复合材料，对TEA的响应值为12.8，是BiVO₄的5.12倍。基于此，需要寻求对于三乙胺更高灵敏度的传感器复合材料。

发明内容