包括以下步驟:
將SnO2與乙醇以100:25的比例加入到瑪瑙研缽中，沿著同一個(gè)方向均勻研磨，調(diào)成糊狀，用涂料筆將糊狀的敏感材料均勻涂在帶有一對(duì)金電極的陶瓷管表面，使敏感材料完全覆蓋住金電極形成一層傳感薄膜。將涂有敏感材料的陶瓷管置于馬弗爐中300 °C退火2 ho煅燒過的陶瓷管芯焊接在底座，并將鎳-鉻加熱絲穿過陶瓷管，同樣焊接在底座上，氣敏元件即完成。
[0027]使用CGS-8智能氣敏分析系統(tǒng)進(jìn)行樣品的氣敏特性測(cè)試。將上述材料置于氣敏測(cè)試系統(tǒng)中，利用靜態(tài)配氣的方法，檢測(cè)不同工作溫度下樣品對(duì)100 ppm乙醇的氣敏響應(yīng)圖，如圖5所示，150 °C約為其最佳工作溫度。
[0028]實(shí)施例2
貴金屬Pt修飾Sn02納米纖維材料制備
配置2 O m L的氯鉑酸溶液，溶劑中甲醇與水的體積比為1:1，氯鉑酸的濃度為0.0 5mmol/L，加入20 mg SnO2纖維，在室溫下磁力攪拌，同時(shí)通入氮?dú)浠旌蠚怏w作為保護(hù)氣，先進(jìn)行暗室吸附30 min，接著用紫外光照射溶液I h，溶液中沉淀的纖維顏色從白色變成灰色，用去離子水和乙醇反復(fù)洗滌后在60 °C下干燥。放在馬弗爐中進(jìn)行熱處理，以0.5 0C/min的速率從常溫升至450 °C并在450 °C煅燒2 h，得到最終的Pt修飾SnO2納米纖維樣品。
[0029]本步驟制得的產(chǎn)物經(jīng)過X射線衍射分析，如圖3所示，確定金紅石型Sn02，(JCPDSN0.41-1445)，圖譜中0.05 mmoI/L無明顯Pt的特征衍射峰，是由于Pt的含量較少使其衍射峰不明顯，但通過EDAX圖譜可以看出Pt元素的存在，如圖4所示。
[°03°]將本實(shí)施例制得的Pt修飾Sn02納米纖維作為敏感材料來用于制備氣敏元件。樣品與乙醇以100:25的比例加入到瑪瑙研缽中，沿著同一個(gè)方向均勻研磨，調(diào)成糊狀，用涂料筆將糊狀的敏感材料均勻涂在帶有一對(duì)金電極的陶瓷管表面，使敏感材料完全覆蓋住金電極形成一層傳感薄膜。將涂有敏感材料的陶瓷管置于馬弗爐中300 °C退火2 h。將煅燒過的陶瓷管芯焊接在底座，將鎳-鉻加熱絲(為元件提供合適的工作溫度)穿過陶瓷管，同樣焊接在底座上，氣敏元件即完成。
[0031]將上述氣敏元件置于氣敏測(cè)試系統(tǒng)中，與實(shí)施例1相同，測(cè)試其在不同溫度下對(duì)于100 ppm乙醇的氣敏響應(yīng)，如圖5所示，Pt修飾后，降低了其工作溫度，并大大提高了靈敏度。圖6為樣品在100 ppm不同氣體中的氣敏響應(yīng)圖，可以看出其對(duì)乙醇有較好的選擇性，對(duì)于其他幾種氣體的響應(yīng)較弱。
[0032]實(shí)施例3
貴金屬Pt修飾復(fù)合納米纖維材料制備
配置三份20 mL的氯鉑酸溶液，溶劑中甲醇與水的體積比為1:1，氯鉑酸的濃度分別為
0.2 mmol/L、0.5 mmol/L、I mmol/L，加入20 mg Sn02纖維，在室溫下磁力攪拌，同時(shí)通入氮?dú)浠旌蠚怏w作為保護(hù)氣，除去溶液中空氣，先進(jìn)行暗室吸附30 min，接著用紫外光照射溶液I h，溶液中沉淀的纖維顏色從白色變成灰色，用去離子水和乙醇反復(fù)洗滌后在60 °C下干燥。放在馬弗爐中進(jìn)行熱處理，以0.5 °C/min的速率從常溫升至450 °C并在450 °C煅燒2h，得到最終的Pt修飾Sn02納米纖維樣品。
[0033]本步驟制得的產(chǎn)物經(jīng)過X射線衍射分析，如圖7所示，確定金紅石型Sn02，(JCPDSN0.41-1445)，圖譜中I mmol/L的樣品可以看出有Pt單質(zhì)的峰位，可證明有Pt單質(zhì)存在。隨著制備過程中氯鉑酸的濃度增多，在二氧化錫樣品表面所負(fù)載的Pt含量越多。
[0034]將本實(shí)施例制得的Pt修飾Sn02納米纖維作為敏感材料來用于制備氣敏元件。樣品與乙醇以100:25的比例加入到瑪瑙研缽中，沿著同一個(gè)方向均勻研磨，
調(diào)成糊狀，用涂料筆將糊狀的敏感材料均勻涂在帶有一對(duì)金電極的陶瓷管表面，使敏感材料完全覆蓋住金電極形成一層傳感薄膜。將涂有敏感材料的陶瓷管置于馬弗爐中300°C退火2 h。將煅燒過的陶瓷管芯焊接在底座，將鎳-鉻加熱絲(為元件提供合適的工作溫度)穿過陶瓷管，同樣焊接在底座上，氣敏元件即完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)載鉑的二氧化錫納米纖維氣敏材料的制備方法，其特征在于包括以下具體步驟: (1)通過靜電紡絲技術(shù)制備高分子/錫前驅(qū)物復(fù)合納米纖維； (2)將步驟(I)所得復(fù)合納米纖維放在馬弗爐中進(jìn)行熱處理，然后在常溫下冷卻就得到Sn〇2納米纖維； (3)將步驟(2)所得SnO2納米纖維加入到一定濃度的氯鉑酸溶液進(jìn)行紫外光催化還原，在其表面修飾Pt納米粒子，用去離子水和乙醇反復(fù)洗滌后干燥； (4)將步驟(3)所得樣品在馬弗爐中進(jìn)行熱處理，得到Pt修飾SnO2納米纖維氣敏材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣敏材料的制備方法，其特征在于:步驟(I)的高分子材料為聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯腈;步驟(I)的錫前驅(qū)物為四氯化錫、二氯化錫、硝酸錫、乙酸亞錫;步驟(2)的煅燒溫度為500?800°C，所述的SnO2納米纖維為四方金紅石結(jié)構(gòu)，纖維直徑在50nm?500nm區(qū)間可調(diào)；步驟(3)氯鉑酸溶液的溶劑為水/甲醇、水/乙醇混合溶液，氯鉬酸濃度為0.05 mmol/L ~ I mmol/L，暗室吸附10?60 min，紫外光照1min?90min，保護(hù)氣氛為N2，Ar，或者N2/H2，Ar/H2 ；步驟(4)熱處理溫度為200?450 °C，熱處理時(shí)間為0.5-2 h。3.—種負(fù)載鉑的二氧化錫納米纖維氣敏材料制作氣敏元件的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將上述氣敏材料調(diào)成漿狀，均勻涂在陶瓷管表面，干燥4?6h; (2)經(jīng)過200~350°C退火I?2 h； (3)將陶瓷管焊接至傳感器底座制成旁熱式氣敏元件。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料制作的旁熱式氣敏元件。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法制作的旁熱式氣敏元件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種貴金屬修飾二氧化錫納米纖維氣敏材料及其氣敏元件。以電紡二氧化錫納米纖維作為基體，利用紫外光催化還原氯鉑酸，在纖維表面進(jìn)行貴金屬Pt修飾，所得復(fù)合材料中貴金屬的含量在1.59wt%~6.85wt%。該氣敏材料的一維納米結(jié)構(gòu)特征有利于電子的傳輸，并且其比表面積高、分散性好；通過貴金屬修飾進(jìn)一步優(yōu)化了材料的氣敏性能。以該材料應(yīng)用于傳感元件，可對(duì)乙醇表現(xiàn)出良好的選擇性和靈敏度。將材料涂在陶瓷管表面，退火，將煅燒過的陶瓷管芯及鎳-鉻加熱絲焊接在底座上，制成氣敏元件。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，所得材料一致性好，成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】G01N27/12
【公開號(hào)】CN105628748
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510978850
【發(fā)明人】趙英倩, 劉益春, 邵長(zhǎng)路, 李興華, 王茉, 韓傲, 尹怡松
【申請(qǐng)人】東北師范大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日