[发明专利]一种适于低温酒精传感器的复合材料及其应用

摘要

本发明公开了一种适于低温酒精传感器的复合材料及其应用，是以TiO₂纳米带为载体，其表面均匀分散着SnO₂纳米颗粒和SnO₂纳米片并形成SnO₂/TiO₂异质结的复合材料。本发明的产品利用SnO₂的高能量暴露面和SnO₂与TiO₂之间形成的异质结构以及两者的协同作用，有效地降低了材料对气体响应的工作温度，并对酒精表现出良好的选择性，在制备低温选择性的酒精传感器中应用前景广大；且制备过程生产周期短，重复性好，原料丰富，成本低廉，适于规模化生产和推广。

主权项

一种适于低温酒精传感器的复合材料，其特征在于，所述复合材料是以TiO₂纳米带为载体，其表面均匀分散着SnO₂纳米颗粒和SnO₂纳米片并形成SnO₂/TiO₂异质结；其中，所述TiO₂纳米带长度为5‑20μm，宽度为50‑200nm，厚度为30±5nm，所述SnO₂纳米颗粒粒径为30±5nm，SnO₂纳米片单片面积为400‑1000nm²，厚度为20±5nm，SnO₂在所述适于低温酒精传感器的复合材料中占的质量分数为40％～80％；且该适于低温酒精传感器的复合材料由以下方法制得：(1)向摩尔浓度为0.5～1mol/L的SnCl₂·2H₂O溶液中，依次加入等体积的摩尔浓度为1～2mol/L的Na₃C₆H₅O₇·2H₂O溶液和摩尔浓度为0.05～0.1mol/L的NaOH溶液，搅拌30±10min，得到前驱体锡溶液；(2)以钛与锡元素摩尔比值为0.1～1向前驱体锡溶液中加入TiO₂纳米带，搅拌1±0.5h后转入反应釜中，在180±10℃下水热反应12±2h，待反应完毕后自然冷却，水洗产物6～8次并在70±20℃下干燥12±2h，Sn²⁺被部分氧化成Sn⁴⁺得到Sn₃O₄纳米片，Sn₃O₄纳米片垂直生长在TiO₂纳米带表面形成中间产物异质结构Sn₃O₄/TiO₂；(3)将中间产物异质结构Sn₃O₄/TiO₂放入管式炉中，以升温速率10±5℃/min升温至400～700℃，加热时间为0.5～2h，期间通入氧气，气流大小控制在100±20mL/min，热处理完毕后，以速率20±5℃/min降温至室温，Sn²⁺被完全氧化得到以TiO₂纳米带为载体，其表面均匀分散着SnO₂纳米颗粒和SnO₂纳米片并形成SnO₂/TiO₂异质结的复合材料，即为适于低温酒精传感器的复合材料。