[发明专利]具有超高灵敏度和选择性的甲醛敏感材料CdGa2O4及其制备方法

摘要

一种高灵敏度和选择性的新型甲醛敏感材料CdGa₂O₄纳米纤维及其制备方法，属于无机功能材料领域。本发明采用Cd盐和Ga盐为前驱体，溶于乙醇和N，N‑二甲基甲酰胺的混合溶剂，通过聚乙烯吡咯烷酮调节溶液粘度，利用静电纺丝技术制备纳米纤维，焙烧得到CdO纳米粒子修饰的富镓型CdGa₂O₄多孔纳米纤维，纤维由少量CdO纳米粒子相分离修饰，导致CdGa₂O₄尖晶石中部分Ga³⁺替代四面体间隙Cd²⁺位置，产生自由电子，有利于增加材料对氧的吸附，提高材料对甲醛的灵敏度。在较低的操作温度下(110℃)对甲醛气体表现出极高的灵敏度(10ppm,S＝60.0)，对甲醇、乙醇、丙酮、苯等其他挥发性有机化合物表现出极高的选择性，同时对甲醛的最低检测限(33ppb)低于国家标准。

主权项

1.一种具有超高灵敏度和选择性的甲醛敏感材料CdGa₂O₄多孔纳米纤维的制备方法，其步骤如下：(1)纺丝溶液的配制：称取总质量记为m_a的Cd(NO₃)₂·4H₂O和Ga(NO₃)₂·9H₂O溶于乙醇和N，N‑二甲基甲酰胺的混合溶剂中，乙醇和N，N‑二甲基甲酰胺的总质量为m_b，室温搅拌至完全溶解，然后向其中加入质量为m_c的聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌至均匀，得到纺丝溶液，其中m_a：m_b：m_c＝0.5～1.5：20～50：2～4；(2)静电纺丝：将步骤(1)得到的纺丝溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维前驱体；(3)干燥和煅烧：将步骤(2)得到的纳米纤维前驱体干燥后煅烧，去除聚乙烯吡咯烷酮，得到CdGa₂O₄多孔纳米纤维材料。