本發明專利技術涉及一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，其特征在于以多元金屬納米晶為關鍵材料，將其通過一步原位合成法或分布修飾法等組裝于金屬氧化物敏感材料的表面，可改變原有敏感材料體系的物理化學、電學特性等，因而具有較強的研究意義。采用本發明專利技術方法所述的制備方案，經過對多元金屬納米晶的組成、結構優化后，將其修飾于金屬氧化物氣敏材料的表面，可顯著改善表面吸附物的吸附強度、活性中心等參數，進而可以提升對待測氣體的響應靈敏度，實現對目標檢測氣體的特異性響應。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，屬于納米氣敏材料制造工藝
技術背景多元金屬（貴金屬-過渡金屬、過渡金屬-過渡金屬等）相對于單一金屬，它們在具有自身結構的同時，還具有典型的金屬性與各自金屬的特點，理論上具有非常優異、可控的催化性能。考慮到幾乎所有的金屬催化劑都是過渡金屬（位于元素周期表的d區和ds區），具有相近的原子半徑、相似的外層電子結構和晶體結構，因此很容易產生多元化的金屬組合，展現出來自各組合成分間的協同效應（Synergetic Effect），常常會產生“一加一大于二”的效果。另外，多元金屬催化劑存在著豐富多樣的組合，如合金、金屬間化合物、核殼、物理混合等多種形式，因此可以通過調控/調節金屬的尺寸、形狀、組成、表面原子排序等來達到優化化學物理性能的目的。以多元金屬納米晶為關鍵材料，將其通過一步原位合成法或分步修飾法等組裝于金屬氧化物敏感材料的表面，可改變原有敏感材料體系的物理化學、電學特性等，因而具有較強的研究意義。目前，已有文獻報道采用單金屬納米晶可提高金屬氧化物敏感材料的響應靈敏度，降低檢測限等（Sensors and Actuators B-Chemical, 2016, 224, 193-200; Langmuir, 2015, 31, 13247-13256; Nanoscale, 2015, 7, 14872-14880），然而單金屬納米晶對金屬氧化物敏感材料性能提升仍十分有限，尤其是對目標檢測氣體的特異性響應方面。而多元金屬納米晶由不同的金屬組成，并且結構可調；經過組成、結構優化后，其對表面吸附物的吸附強度、催化活性和選擇性等都會有所改變，進而實現對待測氣體的特異性響應。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術中存在的不足，提供一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法。為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，即原位合成法。其特征在于，具有如下的過程和步驟：稱取一定量的預先制備好的SnO2納米顆粒在超聲下均勻分散于10 mL的乙二醇中，將所得到的懸濁液轉移至25 mL的燒瓶中，在100 °C下回流30 min；而后稱取一定量的聚乙烯吡咯酮（PVP）投加至上述懸濁液中，待溶解完全后繼續回流30 min；稱取一定量的氯鉑酸（H2PtCl6·6H2O）和氯化鈀（PdCl2）分別溶于5 mL的乙二醇中，待完全溶解后緩慢滴加至燒瓶中，程序升溫至180 °C后溶液變成黑色；將所得沉淀物分別用乙醇和去離子水洗滌干凈，于60 °C下真空干燥，即得到PtPd多元納米晶修飾的SnO2納米顆粒氣敏材料。在本原位修飾法中，多元金屬納米晶可以為鉑鈀（PtPd）外，還可以采用鉑釕（PtRu）或金銀（AuAg）多元納米晶中的任一種；金屬氧化物為氧化錫（SnO2）外，也可以采用氧化鋅（ZnO）。一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，即分步修飾法。其特征在于，具有如下的過程和步驟：a. 分步修飾法需要預先準備好多元金屬PtNi納米晶及氧化物SnO2；b．PtNi納米晶的制備方法為：移取5 mL的油胺于25 mL的燒瓶中，在80 °C下回流30 min，然后稱取一定量的PVP投加至上述燒瓶中，繼續回流30min；稱取一定量的氯化鉑（PtCl2）、硝酸鎳（Ni(NO3)2·6H2O）分別溶于5 mL的油胺中，待完全溶解后緩慢滴加至燒瓶中，控制程序升溫至160 °C后溶液變成黑色；將所得沉淀物分別用乙醇和去離子水洗滌干凈，60 °C下真空干燥，即得到PtNi納米晶；c．具體修飾方法是，按質量分數0.5%的量分別稱取PtNi納米晶和SnO2納米棒，在乙醇中超聲分散1 h，而后在80 °C下真空干燥即得到采用本專利技術方法修飾的SnO2納米棒。在本分步修飾法中，多元金屬納米晶可以為鉑鎳（PtNi）外，還可以采用鉑-鉑鈀核殼結構（Pt@PtPd）或銀-金銀核殼結構（Ag@AgAu）；所述金屬氧化物為氧化錫（SnO2）外，還可以采用氧化銦（In2O3）或氧化銅（CuO）其中的任一種。附圖說明圖1為實施例一中PtPd納米晶的透射電鏡照片。圖2為實施例一中PtPd納米晶修飾SnO2納米顆粒對苯蒸汽響應的靈敏度圖。圖3為實施例二中PtNi納米晶的透射電鏡照片。圖4為實施例二中PtNi納米晶修飾的SnO2納米棒對甲醛響應的靈敏度圖。圖5為實施例三中Ag@AgAu納米晶的透射電鏡照片。圖6為實施例三中Ag@AgAu納米晶修飾的ZnO納米顆粒對甲醛響應的靈敏度圖。具體實施方式現將本專利技術的具體實施實例敘述于后。實施例一多元金屬納米晶為PdPd（參見附圖1），氧化物半導體材料為SnO2納米顆粒本實施例中，PtPd納米晶修飾SnO2納米顆粒采用的是原位修飾法：稱取一定量的預先制備好的SnO2納米顆粒在超聲下均勻分散于10 mL的乙二醇中，將所得到的懸濁液轉移至25 mL的燒瓶中，在100 °C下回流30 min。而后稱取一定量的聚乙烯吡咯酮（PVP）投加至上述懸濁液中，待溶解完全后繼續回流30 min。稱取一定量的氯鉑酸（H2PtCl6·6H2O）和氯化鈀（PdCl2）分別溶于5 mL的乙二醇中，待完全溶解后緩慢滴加至燒瓶中，程序升溫至180 °C后溶液變成黑色，將所得沉淀物分別用乙醇和去離子水洗滌干凈，于60 °C下真空干燥，即得到PtPd多元納米晶修飾的SnO2納米顆粒氣敏材料。將本專利技術制得的PtPd納米晶修飾SnO2納米顆粒制作成旁熱式氣敏元件，并測試其氣敏性能。為了進一步說明該專利技術方法比傳統單金屬對金屬氧化物敏感材料的增敏更有效，分別測試了Pt、Pd單金屬納米晶和不同配比PtPd多元納米晶修飾的SnO2納米顆粒對相同濃度苯蒸汽的響應靈敏度，結果參見附圖2。由圖中可以看出，經本專利技術方法修飾后的SnO2納米顆粒對苯的檢測靈敏度相對于單金屬納米晶修飾所得氣敏材料的靈敏度要高，尤其是在Pt和Pd的原子比例為1:2時性能最佳。實施例二多元金屬納米晶為PtNi（參見附圖3），氧化物半導體材料為SnO2納米棒本實施例中PtNi納米晶修飾SnO2納米棒采用的是分布修飾法：首先移取5 mL的油胺于25 mL的燒瓶中，在80 °C下回流30 min，然后稱取一定量的PVP投加至上述燒瓶中，繼續回流30min。稱取一定量的氯化鉑（PtCl2）、硝酸鎳（Ni(NO3)2·6H2O）分別溶于5 mL的油胺中，待完全溶解后緩慢滴加至燒瓶中，控制程序升溫至160 °C后溶液變成黑色，將所得沉淀物分別用乙醇和去離子水洗滌干凈，60 °C下真空干燥，即得到PtNi納米晶。具體修飾方法是：按質量分數0.5%的量分別稱取PtNi納米晶和SnO2納米棒，在乙醇中超聲分散1 h，而后在80 °C下真空干燥即得到采用本專利技術方法修飾的SnO2納米棒。將本專利技術制得的PtNi多元納米晶修飾的SnO2納米棒制作成旁熱式氣敏元件，并測試其氣敏性能。為了進一步說明該專利技術方法相對于傳統單金屬修飾的增敏方法更為有效，分別測試了Pt、Ni單金屬納米晶以及不同配比的PtNi多元納米晶修飾的SnO2納米棒對相同濃度甲醛檢測的響應靈敏度，結果參見附圖4。從圖中可以看出，采用本本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，即原位合成法，其特征在于具有如下的過程和步驟：稱取一定量的預先制備好的SnO2納米顆粒在超聲下均勻分散于10?mL的乙二醇中，將所得到的懸濁液轉移至25?mL的燒瓶中，在100?°C下回流30?min；而后稱取一定量的聚乙烯吡咯酮（PVP）投加至上述懸濁液中，待溶解完全后繼續回流30?min；稱取一定量的氯鉑酸（H2PtCl6·6H2O）和氯化鈀（PdCl2）分別溶于5?mL的乙二醇中，待完全溶解后緩慢滴加至燒瓶中；程序升溫至180?°C后溶液變成黑色，將所得沉淀物分別用乙醇和去離子水洗滌干凈，于60?°C下真空干燥，即得到PtPd多元納米晶修飾的SnO2納米顆粒氣敏材料。
【技術特征摘要】
1.一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，即原位合成法，其特征在于具有如下的過程和步驟：稱取一定量的預先制備好的SnO2納米顆粒在超聲下均勻分散于10 mL的乙二醇中，將所得到的懸濁液轉移至25 mL的燒瓶中，在100 °C下回流30 min；而后稱取一定量的聚乙烯吡咯酮（PVP）投加至上述懸濁液中，待溶解完全后繼續回流30 min；稱取一定量的氯鉑酸（H2PtCl6·6H2O）和氯化鈀（PdCl2）分別溶于5 mL的乙二醇中，待完全溶解后緩慢滴加至燒瓶中；程序升溫至180 °C后溶液變成黑色，將所得沉淀物分別用乙醇和去離子水洗滌干凈，于60 °C下真空干燥，即得到PtPd多元納米晶修飾的SnO2納米顆粒氣敏材料。2.根據權利要求1所述的一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，其特征在于所述的多元金屬納米晶為鉑鈀（PtPd）外，還可以采用鉑釕（PtRu）或金銀（AuAg）多元納米晶其中的任一種。3.根據權利要求1所述的一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的制備方法，其特征在于所述的金屬氧化物為氧化錫（SnO2）外，也可以采用氧化鋅（ZnO）。4.一種多元金屬納米晶修飾金屬氧化物氣敏材料的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝禎芳，張源，胡丹，朱麗蓮，徐甲強，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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