[发明专利]Zn2+掺杂或Cd2+掺杂的SnO2纳米棒一维纳米材料及其应用

摘要

本发明涉及一种Zn²⁺掺杂或Cd²⁺掺杂的SnO₂纳米棒一维纳米材料及其应用，属材料技术领域。本发明将由(聚氧乙烯五醚+聚氧乙烯九醚+环己烷)+(SnCl₄+ZnCl₂)+熔盐[或者(聚氧乙烯五醚+聚氧乙烯九醚+环己烷)+(SnCl₄+ZnCl₂)+熔盐]的A微乳液与由(聚氧乙烯五醚+聚氧乙烯九醚+环己烷)+KBH₄+熔盐的B微乳液进行混合、反应，然后用丙酮洗涤，烘干得到掺杂Zn²⁺ (或Cd²⁺)的SnO₂纳米棒前驱物，将其焙烧后的样品用去离子水反复清洗，除去熔盐以及反应残留物，将反复清洗后的样品分离、烘干，即制得掺杂Zn²⁺ (或Cd²⁺)的SnO₂纳米棒材料。本发明的掺杂Zn²⁺或Cd²⁺的SnO₂纳米棒一维纳米集群材料对乙醇、H₂等气体具有高灵敏度、高选择性，且稳定性好等优点，可用于制作气体传感器。同时，掺杂Zn²⁺和Cd²⁺的SnO₂纳米棒一维纳米集群材料具有较好的氧化还原特性，可应用于催化等领域。

主权项

1、一种Zn2+掺杂或Cd2+掺杂的SnO2纳米棒一维纳米材料，其特征在于该材料经由如下方法制备得到：(1)配制A微乳液a.用天平称量一定量的SnCl4、ZnCl2和CdCl2，用去离子水将其分别配制成摩尔浓度为0.5～2mol/L的水溶液，3种水溶液摩尔浓度相同；量取一定体积的SnCl4和ZnCl2水溶液并将其混合均匀，混合水溶液的Sn4+和Zn2+摩尔浓度比为1∶0.5～1∶1；量取一定体积的SnCl4和CdCl2水溶液并将其均匀混合，混合水溶液的Sn4+和Cd2+摩尔浓度比为1∶0.5～1∶1；b.按1∶1的摩尔比称量一定量的氯化钠与氯化钾，混合后作为熔盐，用去离子水将此熔盐配制成摩尔浓度为2～4mol/L的水溶液；c.将聚氧乙烯五醚、聚氧乙烯九醚按1∶1的体积比混合，搅拌均匀，配制成混合液，再将混合液与环己烷按1∶1的体积比混合，搅拌均匀，配制成的混合液作为微乳；d.量取一定体积按上述a步骤和b步骤配制的SnCl4和ZnCl2的混合水溶液与熔盐水溶液，按1∶2～1∶4的体积比混合并搅拌均匀；量取一定体积按上述a步骤和b步骤配制的SnCl4和CdCl2的混合水溶液与熔盐水溶液，按1∶2～1∶4的体积比混合并搅拌均匀；e.Zn2+掺杂时：量取一定体积按上述c步骤配制的微乳和按上述d步骤配制的SnCl4和ZnCl2与熔盐水溶液的混合水溶液，按3∶1～5∶1的体积比混合，搅拌至透明，得到A微乳液；Cd2+掺杂时：量取一定体积按上述c步骤配制的微乳和按上述d步骤配制的SnCl4和CdCl2与熔盐水溶液的混合水溶液，按3∶1～5∶1的体积比混合，搅拌至透明，配制得到A微乳液；(2)配制B微乳液a.依据A微乳液配制过程a步骤配制的SnCl4、ZnCl2和CdCl2水溶液的摩尔浓度，按与SnCl4、ZnCl2和CdCl2水溶液的摩尔浓度比为1∶1～2∶1的比例配制KBH4水溶液；b.量取与A微乳液配制过程d步骤中SnCl4和ZnCl2混合水溶液，或者SnCl4 和CdCL2混合水溶液相同体积的KBH4水溶液，按1∶3～1∶5的体积比与上述(1)c步骤配制的微乳混合，并搅拌至透明，配制得到B微乳液；(3)将配制好的B微乳液全部滴加到A微乳液中，并搅拌至透明；(4)滴加丙酮到A微乳液和B微乳液的混合微乳液中，直到有沉淀物生成，分离后再用丙酮洗涤2～3次；(5)将沉淀物颗粒放入温度为50～60℃的干燥箱内干燥6～12小时，得到灰白色的固体粉末即为掺杂有Zn2+或Cd2+的SnO2纳米棒的前驱物；(6)把干燥好的前驱物粉末在600℃～800℃温度下焙烧2～6小时，然后随炉冷却；(7)用去离子水反复清洗焙烧后的样品，除去NaCl、KCl熔盐以及反应残留物，将反复清洗后的样品分离、烘干，即制得掺杂有Zn2+或Cd2+的SnO2纳米棒一维纳米材料。