Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108031473A(43)申请公布日2018.05.15(21)申请号201711168436.1G01N27/12(2006.01)(22)申请日2017.11.21(71)申请人上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司地址200241上海市闵行区江川东路28号(72)发明人何丹农孙健武葛美英尹桂林张芳金彩虹(74)专利代理机构上海东亚专利商标代理有限公司31208代理人董梅(51)Int.Cl.B01J23/80(2006.01)B01J35/02(2006.01)B01J37/03(2006.01)B01J37/08(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用(57)摘要本发明公开了一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用，将碳酸氢铵置于三口烧瓶1中，并加入50mL水；将醋酸锌和六水合氯化钴置于三口烧瓶2中，并加入50mL水；醋酸锌可用等摩尔量的氯化锌或者硝酸锌代替；加热三口烧瓶2至一定温度后，加热三口烧瓶1，并将生成的气体通入三口烧瓶2的溶液中，反应生成沉淀；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥，待干燥完毕后，再置于马弗炉中进行焙烧，得到Co掺杂ZnO气敏纳米材料。本发明的优点在于：制备方法简单，反应温度较低，Co掺杂量可控；该发明制备的Co掺杂ZnO气敏纳米材料纯度高，尺寸均一，气敏响应和恢复时间较短。CN108031473ACN108031473A权利要求书1/1页1.一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，其特征在于，利用醋酸锌和六水合氯化钴作为前驱体，利用碳酸氢铵分解产生的氨气和二氧化碳气体，通过调节前驱体的浓度、比例、反应温度等条件，制备Co掺杂ZnO气敏纳米材料，包括如下步骤：(1)将碳酸氢铵置于三口烧瓶1中，并加入50mL水，得浓度为0.4~0.5g/mL碳酸氢铵溶液；(2)将醋酸锌和六水合氯化钴置于三口烧瓶2中，并加入50mL水，所述醋酸锌的质量为0.4~0.6g，醋酸锌和六水合氯化钴的质量比为（80-100）：1；(3)加热三口烧瓶2至温度不高于90℃后，加热三口烧瓶1至产生气体，并将生成的气体通入三口烧瓶2的溶液中，反应生成沉淀；将沉淀进行过滤，并洗涤干燥，待干燥完毕后，再置于马弗炉中进行焙烧，得到Co掺杂ZnO气敏纳米材料。2.根据权利要求1所述Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)六水合氯化钴的质量为0.005~0.008g。3.根据权利要求1或2所述Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的醋酸锌也可用等摩尔量的氯化锌或者硝酸锌代替。4.根据权利要求1所述Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述三口烧瓶2加热温度为70~90℃。5.根据权利要求1所述Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述三口烧瓶1加热温度为60~80℃。6.根据权利要求1所述Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述反应时间为20min~40min。7.根据权利要求1所述Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述焙烧温度为450~550℃，升温速度为2~5℃/min，焙烧时间为120min~180min。8.一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料，其特征在于根据权利要求1-8任一所述方法制备得到。9.根据权利要求8所述Co掺杂ZnO气敏纳米材料在丙酮气体检测中的应用。2CN108031473A说明书1/3页Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用技术领域[0001]本发明属于金属氧化物纳米材料制备领域，具体涉及一种Co掺杂ZnO气敏纳米材料的制备方法及其产品和应用。背景技术[0002]氧化锌(ZnO)是一种宽禁带(3.37eV)、较高激子结合能(60meV)的多功能n型无机半导体材料，通常具有六方纤锌矿晶体结构，容易产生缺陷和进行杂质掺杂。ZnO由于其电阻率会随表面吸附气体种类和浓度的不同而变化，利用该性质可以检测气体的成分和浓度，对氧化性气体、还原性气体(如H2S、H2等)、有毒气体(如NH3)等都具有一定的敏感性能。但是，单一的ZnO气体传感器仍有有工作温度高和选择性差等缺点。[0003]掺杂金属元素在气敏反应过程中可作为催化剂能够提供表面活性点并优先吸附某种或某类目标气体分子，吸附的目标分子再与半导体表面结合后改变其电导性，从而实现对目标气体分子的检测，因此元素掺杂是提高半导体气敏传感器选择性和响应速度的重要方法。本发明采用沉淀法合成了Co掺杂ZnO气敏纳米材料，可控性强，提供了一种优质的气敏传感器材料的合成方法。发明内容[