一种ZnO‑CuO复合纳米材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种ZnO‑CuO复合纳米材料的制备方法，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入锌盐溶液中，将所得沉淀与去离子水混合，干燥后得到乙基黄原酸锌粉末；边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入铜盐溶液中，干燥后得到乙基黄原酸铜粉末；将乙基黄原酸铜和乙基黄原酸锌混合得到粉末A，将粉末A与去离子水预混；将有机分散剂和无机分散剂加入混合液中，干燥焙烧，焙烧温度400~500℃，升温速度3~10℃/分钟，焙烧时间2~5小时，然后冷却至室温，即可得到Zn‑CuO复合纳米材料。该方法的优点在于制备工艺简单，制备成本低，且性能稳定，气体选择性好，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合纳米材料制备
，具体是指ZnO-CuO复合材料的制备方法。
技术介绍
金属氧化物如ZnO、CuO、SnO2、WO3等由于具有性能优异、环境友善、资源丰富、价格低廉等优点，在诸多领域具有广泛的应用，如气敏传感器、太阳电池光阳极、光电解水制氢、光催化等。其中ZnO、CuO作为优异的气敏材料收到科研工作者和实业界的青睐，但是金属氧化物对大多数气体均有响应，通过构建不同结构、晶型的金属氧化物可以改善灵敏度、响应/恢复时间等，但是选择性差的难题难以得到解决。本专利技术提供一种简单的构建ZnO-CuO复合纳米材料以提升材料气敏特性的方法，可大幅提高现有商业金属氧化物的气敏特性，且制备工艺简单，制备的成本低，对进一步推进半导体气敏器件的发展具有实际应用价值。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术目的在于：提供一种简单可行的制备ZnO-CuO的方法，利用乙基黄原酸盐做前驱体，利用有机分散剂和无机分散剂复合体系，在去离子水中实现对前驱体的分散，干燥后通过高温焙烧去除有机物，形成金属氧化物复合材料，并提升其结晶性，可极大提升金属氧化物的选择性，该方法制备工艺简单，使金属氧化物体系材料在气敏传感器领域具有更加广阔的应用前景。一种ZnO-CuO复合纳米材料的制备方法，它包括如下步骤：（1）按摩尔比1:(1.1~1.5)分别配浓度0.1M~0.3M的锌盐和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入锌盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，搅拌片刻，抽滤，重复3~5次，干燥后得到乙基黄原酸锌粉末；按摩尔比1:(1.1~1.5)分别配浓度0.1M~0.3M的铜盐和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入铜盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，抽滤，重复3~5次，干燥后得到乙基黄原酸铜粉末；（2）将乙基黄原酸铜和乙基黄原酸锌按摩尔比(2~15):100混合得到粉末A，将粉末A与去离子水预混，粉末A总量与去离子水的体积比为1:(5~20)；（3）将有机分散剂和无机分散剂加入步骤（2）所得混合液中，粉末A：有机分散剂：无机分散剂的质量比为100:(0.2~1):(0.01~0.03)；（4）将步骤（3）的混合液搅拌半小时后，开始加热，同时继续搅拌，加热温度为60~80℃至形成糊状，然后置于鼓风干燥箱中继续60~80℃干燥；（5）将干燥好的粉末置于马弗炉中焙烧，焙烧温度400~500℃，升温速度3~10℃/分钟，焙烧时间2~5小时，然后冷却至室温，即可得到Zn-CuO复合纳米材料。在步骤（1）中所述的锌盐为硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种或其组合；所述的铜盐为硝酸铜、乙酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或其组合。在步骤（3）中所述的有机分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸纳、十二烷基磷酸纳、十六烷基三甲基溴化铵、乙二胺四乙酸二钠、尿素、六次甲基四胺中的至少一种；所述的无机分散剂为柠檬酸钠、无水乙酸钠、六偏磷酸钠、聚磷酸钠、磷酸二氢钠中的至少一种。本专利技术提供一种简单的构建ZnO-CuO复合纳米材料以提升材料气敏特性的方法，可大幅提高现有商业金属氧化物的气敏特性，且制备工艺简单，制备的成本低，对进一步推进半导体气敏器件的发展具有实际应用价值。附图说明图1为本专利技术的ZnO-CuO纳米材料的SEM图。具体实施方式实施例1：按摩尔比1:1.1分别配浓度0.1的氯化锌和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入氯化锌溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，搅拌片刻，抽滤，重复3-5次，干燥后得到乙基黄原酸锌粉末；按摩尔比1:1.1分别配浓度0.1M的氯化铜和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入铜盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，抽滤，重复3-5次，干燥后得到乙基黄原酸铜粉末；将乙基黄原酸铜和乙基黄原酸锌按摩尔比10:100混合得到粉末A，将粉末A与去离子水预混，粉末A总量与去离子水的体积比为1:10；将十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠加入上述混合液中，粉末A：十二烷基苯磺酸钠：六偏磷酸钠的质量比为100:0.3:0.01；然后搅拌半小时后，开始加热，同时继续搅拌，加热温度为80℃至形成糊状，然后置于鼓风干燥箱中继续80℃干燥；将干燥好的粉末置于马弗炉中焙烧，焙烧温度400℃，升温速度3℃/分钟，焙烧时间3小时，然后冷却至室温，即可得到Zn-CuO复合纳米材料。本实施例制得的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上，采用WS-30A型气敏元件测试系统测试不同浓度下对乙醇气体的响应，对10ppm的乙醇气体灵敏度达到为15.34。实施例2：按摩尔比1:1.5分别配浓度0.3的氯化锌和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入氯化锌溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，搅拌片刻，抽滤，重复3-5次，干燥后得到乙基黄原酸锌粉末；按摩尔比1:1.5分别配浓度0.3M的氯化铜和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入铜盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，抽滤，重复3-5次，干燥后得到乙基黄原酸铜粉末；将乙基黄原酸铜和乙基黄原酸锌按摩尔比2:100混合得到粉末A，将粉末A与去离子水预混，粉末A总量与去离子水的体积比为1:5；将十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠加入上述混合液中，粉末A：十二烷基苯磺酸钠：六偏磷酸钠的质量比为100:0.2:0.01；然后搅拌半小时后，开始加热，同时继续搅拌，加热温度为80℃至形成糊状，然后置于鼓风干燥箱中继续80℃干燥；将干燥好的粉末置于马弗炉中焙烧，焙烧温度450℃，升温速度4℃/分钟，焙烧时间3小时，然后冷却至室温，即可得到Zn-CuO复合纳米材料。本实施例制得的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上，采用WS-30A型气敏元件测试系统测试不同浓度下对乙醇气体的响应，对10ppm的乙醇气体灵敏度达到为17.68。实施例3：按摩尔比1:1.3分别配浓度0.2的氯化锌和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入氯化锌溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，搅拌片刻，抽滤，重复3-5次，干燥后得到乙基黄原酸锌粉末；按摩尔比1:1.3分别配浓度0.2M的氯化铜和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入铜盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，抽滤，重复3-5次，干燥后得到乙基黄原酸铜粉末；将乙基黄原酸铜和乙基黄原酸锌按摩尔比15:100混合得到粉末A，将粉末A与去离子水预混，粉末A总量与去离子水的体积比为1:20；将十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠加入上述混合液中，粉末A：十二烷基苯磺酸钠：六偏磷酸钠的质量比为100:1:0.03；然后搅拌半小时后，开始加热，同时继续搅拌，加热温度为60℃至形成糊状，然后置于鼓风干燥箱中继续60℃干燥；将干燥好的粉末置于马弗炉中焙烧，焙烧温度500℃，升温速度10℃/分钟，焙烧时间2小时，然后冷却至室温，即可得到Zn-CuO复合纳米材料。本实施例制得的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上，采用WS-30A型气敏元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ZnO‑CuO复合纳米材料的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：（1）按摩尔比1:(1.1~1.5)分别配浓度0.1M~0.3M的锌盐和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入锌盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，搅拌片刻，抽滤，重复3~5次，干燥后得到乙基黄原酸锌粉末；按摩尔比1:(1.1~1.5)分别配浓度0.1M~0.3M的铜盐和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入铜盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，抽滤，重复3~5次，干燥后得到乙基黄原酸铜粉末；（2）将乙基黄原酸铜和乙基黄原酸锌按摩尔比(2~15):100混合得到粉末A，将粉末A与去离子水预混，粉末A总量与去离子水的体积比为1:(5~20)；（3）将有机分散剂和无机分散剂加入步骤（2）所得混合液中，粉末A：有机分散剂：无机分散剂的质量比为100:(0.2~1):(0.01~0.03)；（4）将步骤（3）的混合液搅拌半小时后，开始加热，同时继续搅拌，加热温度为60~80℃至形成糊状，然后置于鼓风干燥箱中继续60~80℃干燥； （5）将干燥好的粉末置于马弗炉中焙烧，焙烧温度400~500℃，升温速度3~10℃/分钟，焙烧时间2~5小时，然后冷却至室温，即可得到Zn‑CuO复合纳米材料。...

【技术特征摘要】
1.一种ZnO-CuO复合纳米材料的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：（1）按摩尔比1:(1.1~1.5)分别配浓度0.1M~0.3M的锌盐和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入锌盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，搅拌片刻，抽滤，重复3~5次，干燥后得到乙基黄原酸锌粉末；按摩尔比1:(1.1~1.5)分别配浓度0.1M~0.3M的铜盐和乙基黄原酸钾的水溶液，边搅拌边将乙基黄原酸钾溶液滴入铜盐溶液中，继续搅拌半小时；抽滤，将所得沉淀与去离子水混合，抽滤，重复3~5次，干燥后得到乙基黄原酸铜粉末；（2）将乙基黄原酸铜和乙基黄原酸锌按摩尔比(2~15):100混合得到粉末A，将粉末A与去离子水预混，粉末A总量与去离子水的体积比为1:(5~20)；（3）将有机分散剂和无机分散剂加入步骤（2）所得混合液中，粉末A：有机分散剂：无机分散剂的质量比为100:(0.2~1):(0.01~0.03)；（4）将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，葛美英，孙健武，尹桂林，金彩虹，
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