一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法，按一定比例取SnO2纳米材料与还原剂，置于烧杯中，加入一定量的去离子水，超声20～30 min分散，搅拌8～10 h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中将粉末加热至350～500 ℃，保持规定时间，得到SnO2气敏材料。该方法将SnO2纳米材料与还原剂预混，然后在惰性气体氛围下热处理，通过还原热处理可以调控SnO2纳米材料的缺陷空位，以改善SnO2的载流子浓度及载流子传输速率，本发明专利技术的优点在于制备工艺简单，制备成本低，且性能稳定，本发明专利技术制备得到的SnO2可在气敏材料、染料敏化太阳电池光阳极、光催化等领域具有广阔的应用前景。

A method to improve the gas sensing properties of SnO2 nanomaterials

The invention discloses a method for improving SnO2 nanomaterials, according to a certain proportion of SnO2 nano material and reducing agent, placed in a beaker, adding a certain amount of deionized water, 20 ~ 30 min ultrasonic dispersion, mixing 8 ~ 10 h; drying the powder after grinding in tube furnace in an inert atmosphere, the powder is heated to 350 to 500 DEG C, keep the prescribed time, SnO2 gas sensitive material. This method combines SnO2 nano material and reducing agent premixed, then in an inert gas atmosphere heat treatment, through the reduction of heat treatment can regulate SnO2 nano material vacancy defects, to improve the SnO2 carrier concentration and carrier rate of transmission, the invention has the advantages of simple preparation technology, low preparation cost and stable performance. Prepared by the invention, the SnO2 has a wide application prospect in gas sensitive materials, dye-sensitized solar battery light anode, photocatalysis and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法
本专利技术涉及气敏传感器
，具体是指一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法。
技术介绍
金属氧化物如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，是研究较为广泛的气敏材料。尤其SnO2作为表面型气敏材料，在气敏传感器领域具有非常广阔的应用前景。决定半导体气敏材料灵敏度的关键因素包括：比表面积，通过化学法构建纳米材料，使材料具有较大的比表面积可以增加材料与目标气体的接触，进而提升材料的灵敏度；空位/缺陷调控，通过控制体系氧空位，可以提升目标气体与敏感材料的反应活性，可以提升材料的灵敏度；电学性能调控，可以提升载流子的传输速度，进而提高灵敏度。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法。通过一种简单的调控SnO2电学性能的方法，可大幅提高SnO2纳米材料的气敏性能。一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法，其特征在于，它包括如下步骤：按SnO2与还原剂的摩尔比为1:2～2:1取SnO2纳米材料和还原剂，置于烧杯中，加入一定量的去离子水，超声20～30min分散，搅拌8～10h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中将粉末加热至350～500℃，保温时间为2～6小时，得到SnO2气敏材料。本专利技术制备工艺简单，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，并且SnO2电学性能改善后可在太阳电池光阳极、光催化等领域更具使用价值。所述的还原剂为碳，硼氢化钠，硼氢化钾中的一种或任意组合。所述的SnO2纳米材料包括纳米片，纳米棒，纳米管，纳米带，自组装的花中的一种或任意组合。所述的惰性气体氛围为氩气或者氮气氛围。一种简单可行的改善SnO2纳米材料电学性能的方法，该方法利用通过将SnO2与还原剂预混，然后在惰性气体氛围下热处理，修饰SnO2的空位并调控其载流子浓度及传输速率，测试结果表明该方法可以提升SnO2纳米材料的灵敏度。本专利技术的优点在于：制备工艺简单，制备成本低，且性能稳定，本专利技术制备得到的SnO2可在气敏材料、染料敏化太阳电池光阳极、光催化等领域具有广阔的应用前景。具体实施方式本专利技术一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法，它包括如下步骤：按SnO2与还原剂的摩尔比为1:2～2:1取SnO2纳米材料和还原剂，置于烧杯中，加入一定量的去离子水，超声20～30min分散，搅拌8～10h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中将粉末加热至350～500℃，保温时间为2～6小时，得到SnO2气敏材料。实施例1以商业SnO2纳米材料为原料，碳粉为还原剂，将4g的SnO2与0.3g碳粉置于烧杯中，加入20mL的去离子水，超声20min分散，搅拌8h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，预通氮气30min，然后将粉末加热至400℃，保持3小时，热处理过程继续通氩气，得到SnO2气敏材料。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甲醇气体的响应，工作温度为200℃，对20ppm的甲醇气体灵敏度达到为25.3，未处理的SnO2纳米材料对甲醇气体灵敏度为8.2。实施例2以商业SnO2纳米材料为原料，碳粉为还原剂，将4g的SnO2与0.6g碳粉置于烧杯中，加入20mL的去离子水，超声20min分散，搅拌8h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，预通氮气30min，然后将粉末加热至350℃，保持2.5小时，热处理过程继续通氩气，得到SnO2气敏材料。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甲醇气体的响应，工作温度为200℃，对20ppm的甲醇气体灵敏度达到为27.6。实施例3以水热法制备的SnO2纳米片自组装微球为原料，硼氢化钠为还原剂，将4g的SnO2原料与0.5g的硼氢化钠置于烧杯中，加入20mL的去离子水，超声20min，搅拌8h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，预通氩气30min，将粉末加热至500℃，保持2小时，热处理过程继续通氩气，得到SnO2气敏材料。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甲醇气体的响应，工作温度为200℃，对20ppm的甲醇气体灵敏度达到为26.1，未处理样品对20ppm甲醇气体的灵敏度为9.6。实施例4以水热法制备的SnO2纳米片自组装微球为原料，硼氢化钾为还原剂，将4g的SnO2原料与1.5g的硼氢化钾置于烧杯中，加入20mL的去离子水，超声20min，搅拌8h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，预通氩气30min，将粉末加热至350℃，保持6小时，热处理过程继续通氩气，得到SnO2气敏材料。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甲醇气体的响应，工作温度为200℃，对20ppm的甲醇气体灵敏度达到为29.2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：按SnO2与还原剂的摩尔比为1:2～2:1取SnO2纳米材料和还原剂，置于烧杯中，加入去离子水，超声20～30 min分散，搅拌8～10 h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中将粉末加热至350～500 ℃，保温时间为2～6小时，得到SnO2气敏材料。

【技术特征摘要】
1.一种改善SnO2纳米材料气敏性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：按SnO2与还原剂的摩尔比为1:2～2:1取SnO2纳米材料和还原剂，置于烧杯中，加入去离子水，超声20～30min分散，搅拌8～10h；干燥，将所得粉末研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中将粉末加热至350～500℃，保温时间为2～6小时，得到SnO2气敏材料。2.根据权利要求1所述的一种改善SnO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，葛美英，尹桂林，孙健武，张芳，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