【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料，特别是涉及一种氧化锌基氧化铈纳米复合材料及其制备方法、应用。
技术介绍
1、随着工业化和城市化进程的加速，化石燃料的大量燃烧和汽车尾气的大量排放带来了严重的空气污染问题。大气中的so2、no2、co等有毒气体对人体健康也产生了巨大的威胁。因此，加快研究和开发新型气体传感器对我国现代化发展进程和人民生活水平提高具有十分重要的意义。纳米材料由于其特殊的表面性能被广泛应用于气体传感器领域，其中金属氧化物半导体材料由于具备高灵敏度、制备简单和低成本等有点，被广泛应用于气体传感器中。商用金属氧化物半导体传感材料主要有：二氧化锡(sno2)、氧化锌(zno)和三氧化二铁(fe2o3)三大类。zno纳米材料因其优异的物理化学特性和较高的灵敏度等优势，在气体传感器中得到了广泛的应用。
2、目前，通过降低zno气敏材料的微观尺度、控制合成多级三维分层结构等方法来使材料的比表面积增大，从而吸附更多的氧分子和目标气体分子，具备更多的活性反应位点，提高性能，即zno气敏材料的纳米化已经成为一种基本的研究思路。然而，单一组分的zno纳米材料在选择性、最佳工作温度等许多方面仍然存在缺陷，对单一zno纳米材料进行掺杂、修饰和复合改性来改善其气敏性能已经成为了研究重点。li等人(ceramicsinternational,2021,47(19):27411-27419)通过简单的溶液化学方法制备了一种新型介孔zno@zns核壳异质结构。结果表明，所制备的zno@zns核壳异质结构具有孔径为3.6nm的介孔结构，且外层zns厚
3、目前，制备zno纳米材料的方法有固相化学反应法、化学气相法、均匀沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法等。化学气相法制备的zno粒子具有颗粒小、粒度分布窄、分散性好、纯度高、团聚轻等特点，但操作要求较高，能量消耗大，粉体回收率低，花费成本高，工业化生产有一定困难。均匀沉淀法制备的zno粒子粒径分布窄，分散性好，产品平均粒径小，其缺点是产率低，反应过程需较长时间加热以及尿素用量大，反应温度较高，尿素水解控制难，阴离子的洗涤较复杂，有团聚现象出现。溶胶凝胶法可在低温条件下制备纯度高、分散性好、粒径分布均匀、化学活性好的纳米zno材料，其副反应少，工艺操作简单，易于控制，不需贵重的设备，有工业化生产潜力，但原料成本高，且沉淀物的洗涤、过滤和干燥需要很高的技术。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种氧化锌基氧化铈纳米复合材料及其制备方法、应用，反应条件温和，产率较高，利于规模化生产。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种氧化锌基氧化铈纳米复合材料，所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料具有以下化学通式：(zno)x(ceo2)(1-x)，其中，x表示zno占所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料总摩尔数的摩尔比，且0＜x＜1。
3、作为优选，所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料的粒径为10～50nm。
4、本专利技术还提供了一种氧化锌基氧化铈纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将硝酸锌、无水碳酸钠和硝酸铈混合，一次球磨，烘干后得到混合粉料；
6、(2)预烧所述混合粉料，得预烧料；
7、(3)二次球磨所述预烧料，烘干，制得氧化锌基氧化铈纳米复合材料。
8、本专利技术采用固相化学反应法制备氧化锌基氧化铈纳米复合材料，具有化学计量准确，工艺简单，易于控制，反应条件温和，合成反应无需溶剂，产率较高，且克服了传统湿法存在的团聚现象，是一种非常有前途的纳米粉体制备方法。采用该方法制得的氧化锌基氧化铈颗粒大小均匀，纯度较高，分布均匀，可广泛应用于气敏材料开发。
9、作为优选，步骤(1)中的一次球磨和步骤(3)中的二次球磨均以无水乙醇为介质，球磨时间均为12～24h。采用上述球磨工艺可以得到成分均匀且细化的氧化锌基氧化铈粉体。
10、作为优选，步骤(2)中，预烧在空气气氛中进行。
11、作为优选，步骤(2)中，预烧温度为850～900℃，预烧时间为4～6h。预烧采用上述工艺条件，可以使得碳化物和氧化物中的碳元素和部分氧元素烧蚀掉，以便制备得到具有上述化学组成的氧化锌基氧化铈粉体。
12、作为优选，步骤(2)中，预烧的升温速率为5～10℃/min，控制升温速率有利于提高氧化锌基氧化铈粉体的粒径均匀性。
13、作为优选，步骤(1)和步骤(3)中，烘干温度为80～95℃
14、作为优选，步骤(1)中，将硝酸锌、无水碳酸钠和硝酸铈按照化学通式的摩尔比配料。
15、本专利技术提供了一种氧化锌基氧化铈纳米复合材料作为气敏材料在气体传感器中的应用。
16、如上所述，本专利技术具有以下有益效果：采用固相化学反应法制备氧化锌基氧化铈纳米复合材料，具有化学计量准确，工艺简单，易于控制，反应条件温和，合成反应无需溶剂，产率较高，且克服了传统湿法存在的团聚现象，是一种非常有前途的纳米粉体制备方法。采用该方法制得的氧化锌基氧化铈颗粒大小均匀，纯度较高，分布均匀，可广泛应用于气敏材料开发。
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1.一种氧化锌基氧化铈纳米复合材料，其特征在于，所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料具有以下化学通式：(ZnO)x(CeO2)(1-x)，其中，x表示ZnO占所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料总摩尔数的摩尔比，且0＜x＜1。
2.根据权利要求1所述的氧化锌基氧化铈纳米复合材料，其特征在于，所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料的粒径为10～50nm。
3.一种如权利要求1或2所述的氧化锌基氧化铈纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的一次球磨和步骤(3)中的二次球磨均以无水乙醇为介质，球磨时间均为12～24h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，预烧在空气气氛中进行。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，预烧温度为850～900℃，预烧时间为4～6h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，预烧的升温速率为5～10℃/min。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将硝酸锌、无水碳酸钠和硝酸铈按照化学通式的摩尔比配料。
10.一种如权利要求1或2所述的氧化锌基氧化铈纳米复合材料作为气敏材料在气体传感器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化锌基氧化铈纳米复合材料，其特征在于，所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料具有以下化学通式：(zno)x(ceo2)(1-x)，其中，x表示zno占所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料总摩尔数的摩尔比，且0＜x＜1。
2.根据权利要求1所述的氧化锌基氧化铈纳米复合材料，其特征在于，所述氧化锌基氧化铈纳米复合材料的粒径为10～50nm。
3.一种如权利要求1或2所述的氧化锌基氧化铈纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的一次球磨和步骤(3)中的二次球磨均以无水乙醇为介质，球磨时间均为12～24h。
5.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚方周，吴超峰，何强，尹航，聂京凯，
申请(专利权)人：浙江清华长三角研究院，
类型：发明
国别省市：
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