本发明专利技术公开了一种Cr2O3-ZnO复合纳米颗粒气敏材料及其制备方法和应用，利用共沉淀法，在弱碱性条件下，采用无水乙醇或水为溶剂，在较低温度下采用共沉淀技术制备纳米颗粒；通过调控前驱体中Cr盐和Zn盐的量调控纳米颗粒中Cr2O3和ZnO的比例；将沉淀物烘干、退火即可得到具有高比表面积、高结晶度的Cr2O3-ZnO纳米颗粒。该产物的制备方法简单，成本低廉，比表面积大，易于控制纳米颗粒中Cr2O3和ZnO的比例，所得的纳米颗粒具有粒径分布均匀，且稳定性强等优点；该发明专利技术制备的纳米颗粒可用于气体传感器、气体催化净化等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种Cr203-Zn0复合纳米材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属氧化物纳米材料的制备技术,具体是指一种Cr203-Zn0复合纳米材料的制备方法。
技术介绍
大气是人类赖以生存的重要环境因素之一，然而随着近现代工业技术的迅速发展，易燃、易爆、有毒有害气体带来的危害也随之显现，这些气体不仅威胁到人们的生命财产安全，而且还破坏生态系统和人类赖以生存的环境。其中氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一，并且排放量呈逐年增长的趋势。为了人类生存健康、环境治理、工业生产和安全，对氮氧化物的检测与治理成为国际环保领域的主要方向；对气敏传感器的稳定性、可靠性、灵敏度也提出了更高、更新的要求，大力发展氮氧化物的气敏传感技术刻不容缓。目前主要的气体分析方法有红外吸收、热导分析、气象色谱等仪器分析等，但是由于价格昂贵、不能实现现场监测，限制了其应用。因此开发低成本、灵敏度高、便于携带的气敏传感器成为当今发展的重要方向。 金属氧化物半导体材料与气体接触时引起以载流子运动为特征的电导率、表面电位等物理性质发生变化，利用该性质可以检测待测气体的成分和浓度。这种传感器具有响应时间和恢复时间快、价格低等优点，成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。氧化锌纳米材料由于具有较高的比表面积和良好的光电、光催化性能，在气体传感器领域具有非常广阔的应用前景。ZnO纳米材料具有较大的比表面积，表面活性空位多，具有较强的离子交换性能，有利于反应物在催化过程中在活性位进行反应。但是基于ZnO纳米材料的气体传感器对乙醇、丙酮、甲醛、NOx等气体均有响应，选择性差，严重制约了气敏传感器在实际应用领域的发展。 作为半导体功能材料，其气敏性主要由自身的晶体结构、表面化学态、氧空位引起的表面缺陷决定，对少量掺杂亦十分敏感，因此通过改变材料的形貌、掺杂改性可以提高气敏响应的灵敏度和选择性。Cr203作为重要的催化材料，在NO的净化领域有非常广泛的应用，本专利技术旨在拓展Cr203的应用，制备Cr203-Zn0复合纳米材料，提高ZnO的气体选择性，制备针对N0的气体传感器材料。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本方法提供一种Cr203-Zn0复合纳米颗粒及其制备方法和应用。 一种Cr203-Zn0复合纳米颗粒的制备方法，采用共沉淀法，其特征在于，具体步骤如下:将作为锌源和铬源的前驱体溶于溶剂中制得溶液A ;溶液B为提供0!Γ的氨水或六亚甲基四胺的水溶液；将溶液Α和溶液B混合，混合方法为取20?200毫升的水或乙醇加热到30?80°C，将溶液A和溶液B共同滴入水或乙醇中；将混合后的溶液静置1小时左右，离心得到Cr203-Zn0 ;将Cr203_Zn0在7(Tl20°C下干燥6?12小时，将干燥好的粉末研磨，然后在空气氛围下退火2飞小时，退火温度300°C?600°C，即得到Cr203-Zn0复合纳米颗粒。 所述的锌源是硝酸锌、氯化锌、醋酸锌中的一种或两种混合物；所述的铬源是硝酸铬、氯化铬中的一种或混合物。 所述的溶剂是去离子水、乙醇、乙二醇中的一种或两种的混合物。 所述的锌源和铬源的摩尔比为1:30?1:1 ;锌源和铬源离子总浓度为0.4M?3M。 一种Cr203-Zn0复合纳米颗粒，其特征在于，根据上述任一所述方法制备得到。 —种Cr203-Zn0复合纳米颗粒在N0X气体传感器的应用。 本专利技术提供一种简单可行的、具有很好选择性的气敏传感器材料的制备方法，解决了基于ZnO纳米材料的气体传感器选择性差的问题，使基于金属氧化物的气体传感器具有更好的选择性、更高的灵敏度。 本专利技术的方法是利用共沉淀法制备Cr203-Zn0纳米颗粒，通过改变体系中Cr和Zn前驱体摩尔量调控纳米颗粒中Cr203和ZnO的比例；器件制备方便，将气敏材料涂敷在陶瓷管表面，制备工艺简单，重复性好。 本专利技术的优点在于:本专利技术将Cr203-Zn0复合纳米颗粒应用于气体传感器领域，是一种新型的气敏材料，能有效地提高气敏传感器的选择性和灵敏度；纳米颗粒具有较大的比表面积，均一的粒径分布，极好的稳定性；本专利技术的制备方法简单易行，有利于大规模的推广。 【附图说明】 图1为本专利技术的Cr203-Zn0复合纳米颗粒的SEM图。 图2为本专利技术的Cr203-Zn0复合纳米颗粒的能谱图。 图3为本专利技术的Cr203-Zn0复合纳米颗粒对N0的气体响应曲线。 【具体实施方式】 实施例1:将硝酸锌和氯化铬按Cr:Zn摩尔比1:10溶于30ml水中制得溶液A，离子浓度为1M ;溶液B为30 ml的氨水；将溶液A和溶液B混合，混合方法为取60 ml的水加热到70°C，将溶液A和溶液B共同滴入水中；将混合后的溶液静置1小时左右，离心得到Cr203-Zn0粉末；将Cr203-Zn0粉末在80 °C下干燥12小时，将干燥好的粉末研磨，然后在空气氛围下退火3小时，退火温度500°C。 将退火后的产物用SEM、EDX对其结构和组分进行表征，图1、2为此反应条件所得的Cr203-Zn0纳米颗粒的形貌、组分图。从SEM图可以看出，制备的产物为纳米颗粒，纳米颗粒的粒径均匀，约为10 nm左右；从能谱图可以看出，产物中有Zn、Cr和0元素，Zn和Cr的原子比为1:7，与投料比相当。图3是样品在330°C时测得N0的气敏响应曲线，N0的浓度为100 ppm。这为金属氧化物在气敏传感器方面的应用奠定了基础。 实施例2:将氯化锌硝酸铬按Cr:Zn摩尔比1:5溶于溶剂水制得溶液A，离子浓度为0.5M ;溶液B为氨水；将溶液A和溶液B混合，混合方法为取100 ml的水加热到60°C，将溶液A和溶液B共同滴入乙醇中；将混合后的溶液静置1小时左右，离心得到Cr203-Zn0粉末；将Cr203_Zn0粉末在100 °C下干燥6小时，将干燥好的粉末研磨，然后在空气氛围下退火5小时，退火温度 600。。。 实施例3:将醋酸锌和硝酸铬作为锌源和铬源的前驱体，按Cr:Zn摩尔比1:30溶于溶剂乙醇中制得溶液A，离子浓度为3M ;溶液B为六亚甲基四胺的水溶液；将溶液A和溶液B混合，混合方法为取200ml的水加热到80°C，将溶液A和溶液B共同滴入水中；将混合后的溶液静置1小时左右，离心得到Cr203-Zn0粉末；将Cr203_Zn0粉末在70 °C下干燥10小时，将干燥好的粉末研磨，然后在空气氛围下退火4小时，退火温度450°C。 实施例4:将硝酸锌和硝酸铬作为锌源和铬源的前驱体，按Cr:Zn摩尔比1:1溶于溶剂水中制得溶液A，离子浓度为2M ;溶液B为氨水；将溶液A和溶液B混合，混合方法为取20ml的乙醇加热到30°C，将溶液A和溶液B共同滴入乙醇中；将混合后的溶液静置1小时左右，离心得到Cr203-Zn0粉末；将Cr203_Zn0粉末在100 °C下干燥8小时，将干燥好的粉末研磨，然后在空气氛围下退火2小时，退火温度400°C。 实施例5:将硝酸锌和氯化铬中的一种或混合物作为锌源和铬源的前驱体，按Cr:Zn摩尔比1:20溶于溶剂水中制得溶液A，离子浓度为1M ;溶液B为氨水；将溶液A和溶液B混合，混合方法为取2(T200ml的水加热到60°C，将溶液A和溶液B共同滴入本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Cr2O3‑ZnO复合纳米颗粒的制备方法，采用共沉淀法，其特征在于，具体步骤如下： 将作为锌源和铬源的前驱体溶于溶剂中制得溶液A；溶液B为提供OH‑的氨水或六亚甲基四胺的水溶液；将溶液A和溶液B混合，混合方法为取20～200毫升的水或乙醇加热到30～80℃，将溶液A和溶液B共同滴入水或乙醇中；将混合后的溶液静置1小时左右，离心得到Cr2O3‑ZnO；将Cr2O3‑ZnO在70~120℃下干燥6~12小时，将干燥好的粉末研磨，然后在空气氛围下退火2~5小时，退火温度300℃~600℃，即得到Cr2O3‑ZnO复合纳米颗粒。
【技术特征摘要】
1.一种Cr2O3-ZnO复合纳米颗粒的制备方法，采用共沉淀法，其特征在于，具体步骤如下: 将作为锌源和铬源的前驱体溶于溶剂中制得溶液A;溶液B为提供OH—的氨水或六亚甲基四胺的水溶液；将溶液A和溶液B混合，混合方法为取20?200毫升的水或乙醇加热到30?80°C，将溶液A和溶液B共同滴入水或乙醇中；将混合后的溶液静置I小时左右，离心得到Cr2O3-ZnO ;将Cr2O3-ZnO在7(Tl20°C下干燥6?12小时，将干燥好的粉末研磨，然后在空气氛围下退火2飞小时，退火温度300°C?600°C，即得到Cr2O3-ZnO复合纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的Cr2O3-ZnO复合纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，葛美英，尹桂林，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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