一种碲纳米管及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种碲纳米管及其制备方法与在制备碲纳米管基氨气传感器中的应用，所述碲纳米管按如下方法制得：将碲盐与多元醇和纯水混合均匀，在微波功率为200~600W条件下反应1~10分钟后，再在微波功率为400~600W条件下反应30~120s，反应结束后，将反应液离心，取沉淀a依次用纯水、无水乙醇洗涤后离心分离，取沉淀b真空干燥，获得所述的碲纳米管；本发明专利技术制备的碲纳米管具有良好的可调控性能，稳定性好；本发明专利技术制备的氨气传感器，在室温下，具有良好的检测灵敏度；本发明专利技术的制备方法操作简单、反应时间短、反应温度低、能量消耗小，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机纳米材料合成方法及在氨气传感器中应用，具体涉及一种碲纳米管及其制备方法及在制备碲纳米管基氨气传感器中的应用。
技术介绍
氨气是一种重要的基础化工原料和产品，广泛用于化肥、制药、医疗、装修等工业生产过程。同时由于燃烧、化工生产和汽车的使用，环境中产生大量氨气。然而，氨气是一种无色具有强烈刺激性臭味的有毒、易然气体。氨气对人和动物的皮肤组织、上呼吸道组织等有强烈的腐蚀和刺激作用，能破坏细胞膜结构，减弱人体对疾病的抵抗能力，严重时可导致心脏停搏、呼吸停止甚至死亡。随着人们生活质量的提高，对工业生产以及生活条件的要求越来越高，人们对氨气传感器的需求也越来越大。目前检测氨气的气敏传感器已被广泛运用于市政、消防、燃气、电信、石油、化工、煤炭、电力、制药、冶金、焦化、储运等行业。然而现有的以气敏材料制作的氨气传感器普遍存在工作温度高、灵敏度不高、反应时间和恢复时间长的问题。近些年来，纳米传感器因其比表面积高、独特的电化学性能、能耗低、易实现微型化和智能等优点被人们广泛关注。碲是一种重要的窄禁带半导体(直接禁带宽度0.35eV)，不但具有良好的电导性、热电性、压电性、偏振性和非线性光学等物理性质而且在气敏传感方面有较好的应用。由于其晶体结构本身的高各向异性，可无需模板、晶种、表面活性剂的辅助，就可形成一维管状结构，这激发了众多化学合成家的研究兴趣。在近些年中，关于碲的一维管状结构合成方法已有一些报道，如:李亚栋课题组用物理蒸发法在氩气保护下560°C蒸发碲粉末2小时，制备出六边形截面的碲微米管[J.Mater.Chem.，2004，14, 244 - 247];钱逸泰课题组用水热法将亚碲酸钠和氨水放入反应釜中保持180°C，36小时，制备出两端开口的柱形碲纳米管[Adv.Mater.，2002 , 14，1658-1662];夏幼南课题组用回流多元醇的方法将原碲酸和乙二醇在197°C下回流2h，制备出两端开口中间实心具有六边形截面的碲纳米管[Adv.Mater.，2002, 14，279-282]。可这些方法大都因操作复杂或反应时间较长或反应温度较高，导致制备成本高难以工业化推广。基于此，发展一种方法简单、有效制备碲纳米管的新方法具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种碲纳米管及制备方法与在制备碲纳米管基氨气传感器中的应用；解决当前方法制备碲纳米管操作复杂、反应时间长、反应温度高、能量消耗大、不易于工业化生产的问题，以及解决现有的以气敏材料制作的氨气传感器普遍存在工作温度闻、灵敏度不闻、反应时间和恢复时间长的问题。本专利技术采用的技术方案是:本专利技术提供一种碲纳米管，所述碲纳米管按如下方法制得:将碲盐与多元醇和纯水a混合均匀，在微波功率为20(T600W条件下反应I 10分钟后，再在微波功率为40(T600W条件下反应3(Tl20s，反应结束后，将反应液离心，取沉淀a依次用纯水b、无水乙醇洗涤后再离心分离，得沉淀b真空干燥，获得所述的碲纳米管；所述碲盐为二乙基二硫代氨基甲酸碲、联苯二碲、溴化苄基二丁基碲或对-甲氧苯基氧化碲中的一种或一种以上的混合；所述多元醇为乙二醇、丙三醇或1，3- 丁二醇中的一种或一种以上的混合；所述多元醇的总体积用量以碲盐的物质的量计为10(Tl000mL/mol ;所述纯水a的体积用量以碲盐的物质的量计为 I 90mL/mol。进一步，所述碲盐优选为二乙基二硫代氨基甲酸碲。进一步，所述多元醇优选为乙二醇。进一步，优选所述多元醇的总体积用量以碲盐的物质的量计为30(T400mL/mol ；所述纯水a的体积用量以碲盐的物质的量计为3 35mL/mol。更进一步，所述碲纳米管按如下方法制得:将碲盐与多元醇和纯水a混合均匀，在微波功率为30(T500W条件下反应I 10分钟后，再在微波功率为40(T600W条件下反应3(T120s，反应结束后，将反应液离心，取沉淀a依次用纯水b、无水乙醇洗涤f 3次，过滤除去洗液后再离心分离，得沉淀b在50°C下真空干燥10小时，获得所述的碲纳米管；所述碲盐为二乙基二硫代氨基甲酸碲、联苯二碲、溴化苄基二丁基碲或对-甲氧苯基氧化碲中的一种；所述多元醇为乙二醇、丙三醇或1，3-丁二醇中的一种；所述多元醇的总体积用量以碲盐的物质的量计为30(T400mL/mol ;所述纯水b的体积用量以碲盐的物质的量计为3 35mL/molo本专利技术还提供一种所述碲纳米管在制备碲纳米管基氨气传感器中的应用。进一步，所述碲纳米管在制备碲纳米管基氨气传感器中的应用为:将所述碲纳米管置于无水乙醇中，在1(T100KHz条件下超声分散1(T30分钟，获得分散液；将分散液涂覆在气敏元件上，使分散液连接 气敏元件电极两端，然后在室温下放置使乙醇自然挥发，获得碲纳米管基氨气传感器；所述气敏元件为两端镀有电极膜的陶瓷管、陶瓷片或其它两端镀有电极膜的绝缘介质。进一步，所述的碲纳米管质量用量以无水乙醇总体积计为f50mg/ml。本专利技术所述沉淀a和沉淀b均为沉淀，为便于区分不同步骤获得的沉淀不同而命名，所述纯水a、纯水b均为纯水，为便于区分不同步骤所用纯水量不同而命名，字母本身没有含义。本专利技术所述纯水是指电阻为18MQ的去离子水。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在:(I)本专利技术制备的碲纳米管具有良好的可调控性能:通过改变碲盐的浓度和反应时间，可调控碲纳米管的尺寸和大小。(2)本专利技术采用微波合成法制得的碲纳米管，其稳定性好，使得其应用于氨气传感器的稳定性好，能长期使用。(3)本专利技术制备的氨气传感器，在室温下，具有良好的检测灵敏度，可检测出0.5ppm的氨气，响应恢复特性快，响应时间35s左右，恢复时间45s左右。(4)本专利技术的制备方法操作简单、反应时间短、反应温度低、能量消耗小，易于工业化生产。附图说明图1是实施例1制备的碲纳米管的图谱分析，a为X射线衍射(XRD)图谱，b为能谱分析(EDS)图谱。图2是实施例1制备的碲纳米管的扫描电镜图，a为低放大倍数(一万倍)下的碲纳米管扫描电镜图，b为高放大倍数(四万倍)下的碲纳米管扫描电镜图。图3是实施例1制备的碲纳米管的透射电镜图，a是实施例1制备的碲纳米管的透射电镜(TEM)图，b为高放大倍数(四万倍)下碲纳米管中都的透射电镜图(TEM)图，c为碲纳米管的高分辨率透射电镜(HRTEM)图，d为碲纳米管的选区电子衍射(SAED)图。图4为实施例5制得的碲纳米管基氨气传感器对不同浓度氨气的响应图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此:实施例1碲纳米管称取0.1g (0.14mmol) 二乙基二硫代氨基甲酸碲放入长颈烧瓶中，量取48ml乙二醇和2ml纯水分别倒入长颈烧瓶中，将上述长颈烧瓶放入上海新仪微波化学科技有限公司生产的MAS-1型常压微波辅助合成/萃取反应仪中，在400W功率条件下反应五分钟后，再在500W功率条件下反应60s，反应结束后，将反应液离心，取沉淀依次用纯水、无水乙醇洗涤3次后离心分离，取沉淀在50°C下真空干燥10小时，即得到竹节状单晶碲纳米管0.13mmol (以締物质的量计，以下同)。締纳米管的结构图谱见图1、图2和图3所示，X射线衍射(XRD)图谱(图1 中a所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碲纳米管，其特征在于所述碲纳米管按如下方法制得：将碲盐与多元醇和纯水a混合均匀，在微波功率为200~600W条件下反应1~10分钟后，再在微波功率为400~600W条件下反应30~120s，反应结束后，将反应液离心，取沉淀a依次用纯水b、无水乙醇洗涤后再离心分离，得沉淀b真空干燥，获得所述的碲纳米管；所述碲盐为二乙基二硫代氨基甲酸碲、联苯二碲、溴化苄基二丁基碲或对‑甲氧苯基氧化碲中的一种或一种以上的混合；所述多元醇为乙二醇、丙三醇或1,3‑丁二醇中的一种或一种以上的混合；所述多元醇的总体积用量以碲盐的物质的量计为100~1000mL/mol；所述纯水a的体积用量以碲盐的物质的量计为1~90mL/mol。

【技术特征摘要】
1.一种碲纳米管，其特征在于所述碲纳米管按如下方法制得:将碲盐与多元醇和纯水a混合均匀，在微波功率为20(T600W条件下反应I 10分钟后，再在微波功率为40(T600W条件下反应3(Tl20s，反应结束后，将反应液离心，取沉淀a依次用纯水b、无水乙醇洗涤后再离心分离，得沉淀b真空干燥，获得所述的碲纳米管；所述碲盐为二乙基二硫代氨基甲酸碲、联苯二碲、溴化苄基二丁基碲或对-甲氧苯基氧化碲中的一种或一种以上的混合；所述多元醇为乙二醇、丙三醇或1，3- 丁二醇中的一种或一种以上的混合；所述多元醇的总体积用量以碲盐的物质的量计为10(Tl000mL/mol ;所述纯水a的体积用量以碲盐的物质的量计为 I 90mL/mol。2.如权利要求1所述碲纳米管，其特征在于所述碲盐为二乙基二硫代氨基甲酸碲。3.如权利要求1所述碲纳米管，其特征在于所述多元醇为乙二醇。4.如权利要求1所述碲纳米管，其特征在于所述多元醇的总体积用量以碲盐的物质的量计为30(T400mL/mol ;所述纯水a的体积用量以碲盐的物质的量计为3 35mL/mol。5.如权利要求1所述碲纳米管，其特征在于所述碲纳米管按如下方法制得:将碲盐与多元醇和纯水a混合均匀，在微...

【专利技术属性】
技术研发人员：王舜，金辉乐，关雷，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33