同型（n-n）異質結構的SnO<sub>2</sub>/ZnO納米復合纖維材料及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明涉及一種同型(n?n)異質結構的SnO2/ZnO納米復合纖維材料及其制備方法和應用。本發明設計一種具有新型結構的納米復合纖維材料，通過原料合理配比，利用靜電紡絲法和低溫水浴兩步法，在中空多級結構的SnO2納米纖維上均勻生長ZnO納米棒，獲得了具有中空結構的同型(n?n)異質結構的SnO2/ZnO納米復合纖維材料，使SnO2和ZnO取長補短，發揮協同作用，克服了單一金屬氧化物在氣體傳感器領域應用受限的缺陷。金紅石結構的SnO2和六方晶系纖鋅礦型結構的ZnO使該復合材料的氣敏感性顯著提高，特別是對丙酮和氨氣的響應更好本發明納米復合纖維材料制備工藝簡單，原料廉價易得，適合大規模生產。
【專利說明】
同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料及其制備方 法和應用
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料的制備方法和 應用，屬于金屬氧化物半導體傳感器材料制備工藝技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前市場上的氣體傳感器主要存在靈敏度低，響應恢復時間長，選擇性差等缺點， 已經不能滿足本領域的需求。二氧化錫是研究最早的半導體氣體傳感器材料之一。因其具 有較高的電導率，晶體結構穩定，成本低廉以及廣泛適用性等優點，使其在半導體氣體傳感 器領域一直是研究和應用的熱點。但是，單一的金屬氧化物半導體材料由于其性能的缺陷， 往往不能滿足多種應用領域的要求。
[0003] 半導體氣敏材料的性能與其材料本身的結構、形貌具有很大關聯性。中國專利CN 101144789A雖然公開了一種靈敏度高的氣敏元件，溶膠凝膠法得到納米級粉末Sn02/Zn0， 由于納米級粉末比表面積大，易團聚，分散性不好，導致氣敏性很難達到要求。安徽師范大 學的谷翠萍以氯化銅、二水合氯化亞錫、硫脲、乙二醇為原料，制出銅錫硫，經煅燒、酸洗后 得到一種多孔花狀二氧化錫材料，對甲苯、甲醛等氣體有較高的敏感性能，而對lOOppm丙酮 的響應靈敏度不足6.5。發明人之前申請的專利（申請號為2015107775551)提供了一種具有 在中空多級結構的Sn〇2納米纖維上均勾生長ZnO納米球粒的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料，該 材料制備的旁熱式氣體傳感器表現出對甲醛更好，更靈敏的感應性能。
【發明內容】
[0004] 本發明為彌補現有技術的不足，提供了一種同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米 復合纖維材料的制備方法。用該方法得到的復合纖維材料結構穩定，氣敏性能優異，能夠在 制備氣敏元件中廣泛應用，且該材料制備的旁熱式氣體傳感器對丙酮表現出更好、更靈敏 的感應性能。
[0005] 本發明的技術構思是:設計一種具有新型結構的納米復合纖維材料，通過原料合 理配比，利用靜電紡絲法和低溫水浴兩步法，在中空多級結構的Sn0 2納米纖維上均勻生長 ZnO納米棒，獲得了具有中空結構的同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料。
[0006] 本發明是這樣實現的：一種同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料的 制備方法，包括下述工藝步驟：
[0007] S1以PVP為有機溶劑，以SnCl2 · 2H2〇、乙醇和DMF混合液為紡絲前驅液，經靜電紡絲 及高溫含氧煅燒，制備中空多級結構的Sn〇2納米纖維；
[0008] S2經乙酸鋅乙醇溶液處理的Sn02納米纖維浸入硝酸鋅、六次四基四胺的水溶液， 得到同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO的復合納米材料。
[0009] 優選地，所述的步驟S1具體為:將SnCl2 · 2H20、乙醇和DMF充分混合制成Sn鹽的紡 絲前驅液，以PVP為有機溶劑，采用靜電紡絲法得到中間產物，經600°C高溫含氧煅燒，得到 中空多級結構的Sn02納米纖維。
[0010]為達到最佳的實驗效果，所述的靜電紡絲的工藝參數為:紡絲電壓為24KV、溫度22 °C，濕度為40RH;本發明所述高溫含氧煅燒指在具有氧氣存在的氣氛中高溫煅燒，如在空氣 煅燒，優選其在敞口馬弗爐中進行。
[0011] 優選地，所述步驟S1中SnCl2 · 2H20與PVP的質量比為(0.5~1.1):(0.5~1.5);乙 醇與SnCl2 · 2H20的配比為(2~6)ml:(0.3~l)g;DMF和乙醇的體積比為(0.5~0.8):1。 [0012] 優選地，步驟S2中所述的Sn〇2納米纖維處理工藝為:將Sn〇2納米纖維研磨成粉末， 加入乙醇稀釋調成糊狀，旋涂于載玻片上載玻片大小（lcm X 5cm)旋涂厚度為0.1~0.5mm， 于200~250°C干燥箱干燥0.5~1.5小時，將0.02~0.06mol/L的乙酸鋅乙醇溶液均勻滴在 Sn02納米纖維表面上，置于200~250 °C干燥箱內干燥30~40分鐘，使Sn02納米纖維上生長 ZnO種子。
[0013]優選地，步驟S2中所述復合工藝具體為:將已干燥好的涂有生長ZnO種子的Sn〇2納 米纖維載玻片浸入硝酸鋅和六次四基四胺的混合水溶液中，硝酸鋅與六次四基四胺的濃度 比為1:1，于80~100°C恒溫水浴生長4~7小時，抽取玻璃片，于40~60°C干燥2~4小時，得 到同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO的復合納米材料。
[0014] 進一步地，每1升水中加入55mmol~58mmol硝酸鋅或六次四基四胺。
[0015]本發明還請求保護有上述方法制備的同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖 維材料。
[0016]本發明另一個目的是請求保護由上述方法制備的同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO 納米復合纖維材料在制備氣敏元件中的應用。
[0017]本發明所得同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料是一種在中空多級 結構的Sn〇2納米纖維上均勾生長了長度約為300~400nm，橫截面約為70nm的正六角形ZnO 納米棒。Sn〇2納米纖維壁厚約為15_20nm，纖維壁由粒徑5~20nm的Sn〇2納米顆粒排列組成， 在Sn〇2納米纖維表面附著在Sn〇2納米顆粒上均勾生長了正六角形的ZnO納米棒，形成的n-n 型復合的多級中空的Sn02與ZnO異質結構。單噴頭靜電紡絲法制備的Sn02和采用低溫水浴法 制備的ZnO分別屬于正四方晶系的金紅石結構和六方晶系纖鋅礦(Wurtz ite)型結構。
[0018] 與現有技術相比，本發明的有益效果是:通過合理的配比將Sn〇2和ZnO進行復合， 使Sn02和ZnO取長補短，發揮協同作用，克服了單一金屬氧化物在氣體傳感器領域應用受限 的缺陷。采用靜電紡絲法和恒溫水浴法兩步法獲得形貌新穎、結構穩定具有同型(n-n)異質 結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料，金紅石結構的Sn〇2和六方晶系纖鋅礦型結構的ZnO使該 復合材料的氣敏感性顯著提高，特別是對丙酮和氨氣的響應更好，本發明納米復合纖維材 料制備工藝簡單，原料廉價易得，適合大規模生產。同時，本發明制備的同型(n-n)異質結構 的Sn0 2/Zn0納米復合纖維材料可在氣敏元件中得到廣泛應用，特別是使用該材料制備的旁 熱式氣體傳感器對丙酮表現出良好的響應特性及恢復特性。
【附圖說明】
[0019] 本發明附圖共12幅。
[0020] 圖1為Sn02、Zn0和Sn02/Zn0納米復合纖維材料的X射線衍射圖；
[0021 ]其中：a、Sn〇2，b、ZnO，c、Sn〇2/ZnO 納米復合纖維材料；
[0022] 圖2是靜電紡絲法制備的中空多級結構的Sn02納米纖維微觀結構的場發射電鏡掃 描圖（放大3萬倍）；
[0023] 圖3是采用相同的低溫水浴法制備的花狀ZnO納米棒的場發射電鏡掃描圖（放大 4.5萬倍）；
[0024]圖4本發明制備的同型異質結構的Sn02/Zn0納米復合纖維材料微觀結構的場發射 電鏡掃描圖（放大5萬倍）；
[0025]圖5是本發明制備的同型異質結構的Sn02/Zn0納米復合纖維材料微觀結構的場發 射電鏡掃描圖（放大3萬倍）；
[0026]圖6是本發明制備的同型異質結構的Sn02/Zn0納米復合纖維材料掃描區域內元 素的H)S能譜圖；
[0027]圖7是采用本發明Sn02/Zn0納米復合纖維材料的原子力掃描電鏡照片；（a)末生長 ZnO納米棒之前的Sn〇2納米纖維的TEM照片，（b)生長了ZnO納米棒后的Sn〇2/ZnO納米復合纖 維的TEM照片；
[0028]圖8是采用本發明Sn02/Zn0納米復合纖維材料的晶格衍射條紋(a) Sn02，（b)ZnO;
[0029] 圖9是本發明所制備的同型異質結構復合納米纖維材料Sn02/Zn0傳感器在400°C 時對1~1 OOppm丙酮的動態響應曲線；
[0030] 圖10是本發明所制備的同型異質結構復合納米纖維材料Sn02/Zn0傳感器在400°C 對5ppm丙酮的響應及恢復時間圖；可以觀察到其響應時間為12s響應恢復時間為23s;
[0031] 圖11是本發明所制備的同型異質結構復合納米纖維材料Sn02/Zn0傳感器，Sn〇2傳 感器和ZnO傳感器三個元件對1~1 OOppm的線性響應曲線的比較圖；
[0032] 圖12是Sn〇2/ZnO氣敏元件對10ppm甲醛、乙醇、氨氣、丙酮和苯的交叉選擇圖。
【具體實施方式】
[0033] 下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以 任何方式限制本發明。下述實施例中如無特殊說明，所采用的實驗方法均為常規方法，所用 材料、試劑等均可從生物或化學公司購買。材料的結構和形貌分別用XRD、SEM、TEM進行了表 征。所用儀器分別為X-射線粉末衍射儀(XRD: D/Max 2400，Rigaku，Japan)、掃描電鏡FE-SEM (Hitachi S_4800，Japan)和透射電子顯微鏡TEM(Tecnai G220S_Twin，Japan) 〇
[0034] 實施例1
[0035 ] 兩步法制備同型(η-η)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合材料 [0036] (1)制備紡絲前驅液
[0037] 稱取0.6g SnCl2 · 2H20溶于4ml乙醇，磁力攪拌至完全溶解，溶液呈無色透明狀，稱 取0.5g PVP和3ml DMF，將其溶于SnCl2的乙醇溶液中，磁力攪拌8h后，形成無色透明粘稠狀 紡絲前驅液。
[0038] (2)靜電紡絲制備Sn〇2納米纖維
[0039]將制備好的Sn02紡絲前驅液注入接有7號針頭的10ml玻璃針管，接入靜電紡絲裝 置。在紡絲過程中，玻璃針管里的紡絲前驅液在高壓靜電場的作用下，噴頭處帶正電的溶液 在噴絲口處形成"泰勒錐"，并形成噴射細流，向負極運動，在接收裝置上收集到白色紙片狀 產物。靜電紡絲過程，高壓電源調置24KV，紡絲箱內溫度為22°C，濕度為40%RH。將收集到的 白色紙片狀中間產物在馬弗爐內通氧高溫煅燒，得到白色Sn02納米纖維。
[0040] (3)低溫水浴制備Sn02/Zn0納米復合材料
[00411 稱取步驟(2)所得Sn02納米纖維0.16g，用瑪瑙研缽研成粉末狀態，將研磨好的Sn02 粉末加入適量乙醇稀釋調成糊狀;選取5cmX lcm載玻片，將調好的糊狀Sn02旋涂于載玻片 上0.1111111，置于干燥箱內200°(：干燥301^11，配制50111111 01/1^乙酸鋅乙醇溶液再用滴管將 0.05mol/L的乙酸鋅乙醇溶液滴在載玻片上，并置于200°C干燥箱內干燥30min，使Sn0 2納米 纖維上生長ZnO種子。
[0042] 將干燥好的涂有生長著ZnO種子的Sn02納米纖維的載玻片浸入50ml的5711111101.1/1 硝酸鋅(Zn (N〇3) 2.6H20)和57mmo 1. L-1六次四基四胺(C6H12N4)的混合水溶液中，90 °C恒溫水 浴生長6小時，抽取載玻片，常溫干燥后可得粉末狀同型(N-N)異質結構的Sn02/Zn0的復合 納米材料。
[0043] 實施例2
[0044] (1)稱取0.5g SnCl2 · 2H20溶于4ml乙醇，磁力攪拌至完全溶解，溶液呈無色透明 狀，稱取0.8g PVP和2ml DMF，將其溶于SnCl2的乙醇溶液中，磁力攪拌8h后，形成無色透明 粘稠狀紡絲前驅液，采用靜電紡絲法得到含有SnCl2的白色紙片狀產物，經600°C高溫含氧 煅燒，得到中空多級結構的Sn0 2納米纖維；
[0045] (2)將Sn02納米纖維調成糊狀，旋涂于載玻片上0.5111111，于250°(：干燥箱干燥40 1^11， 將0.06mol/L的乙酸鋅溶液均勻滴在Sn02纖維表面上，置于250°C干燥箱內干燥40min;把干 燥好的載玻片放在50ml的58mmol.L- 1硝酸鋅（Zn(N03)2.6H20)和58mmol.L-1六次四基四胺 (C 6H12N4)的混合水溶液中，90°C恒溫水浴生長7小時，抽取載玻片，于40°C干燥4小時，得到 同型(N-N)異質結構的Sn0 2/Zn0的復合納米材料。
[0046] 實施例3
[0047] (1)稱取l.lg SnCl2 · 2H20溶于2.2ml乙醇，磁力攪拌至完全溶解，溶液呈無色透 明狀，稱取1 · 5g PVP和2ml DMF，將其溶于SnCl2的乙醇溶液中，磁力攪拌8h后，形成無色透 明粘稠狀紡絲前驅液，采用靜電紡絲法得到含有SnCl2的白色紙片狀產物，經600°C高溫含 氧煅燒，得到中空多級結構的Sn0 2納米纖維；
[0048] (2)將Sn02納米纖維調成糊狀，旋涂于載玻片上0.1111111，于200°(：干燥箱干燥30 1^11， 將0.02mol/L的乙酸鋅溶液均勻滴在Sn02纖維表面上，置于250°C干燥箱內干燥40min;把干 燥好的載玻片放在50ml的55mmol .L-1硝酸鋅和55mmol .L-1六次四基四胺的混合水溶液中， 90°C恒溫水浴生長7小時，抽取載玻片，于60°C干燥4小時，得到同型(N-N)異質結構的Sn0 2/ ZnO的復合納米材料。
[0049] 實施例4
[0050] 將實施例1制備的Sn02/Zn0復合材料進行XRD測試，作為比較，圖1中的曲線(a)和 (b)分別給出了 SnO和ZnO的XRD曲線。從圖1的曲線(a)和(b)可以看出，單噴頭靜電紡絲法制 備的Sn02和采用低溫水浴法制備的ZnO分別屬于正四方晶系的金紅石結構和六方晶系纖鋅 礦(Wur tz ite)型結構。從圖1的曲線（c)可以看出，Sn〇2/ZnO復合材料中同時存在正四方相 晶系金紅石結構的Sn02和六方晶系纖鋅礦型結構一致ZnO。
[0051 ] 實施例5
[0052]將實施例1制備的Sn02/Zn0復合材料進行SEM測試，如圖2~5所示，圖2為靜電紡絲 制備的Sn〇2納米纖維，圖2可以看出Sn〇2納米纖維為中空的多級結構，每根Sn〇2納米纖維均 由排列均勻的Sn02納米小顆粒組成.圖3為低溫水浴法制備的花狀ZnO納米棒，界面呈正六 角形，且多個了ZnO納米棒匯集在一起，呈花狀氧化ZnO。圖4和圖5為生長了ZnO納米棒的 Sn02納米纖維。不僅保持了 Sn02納米纖維的中空結構而且同樣為中空的多級結構，ZnO納米 棒依于Sn〇2纖維上的Sn〇2納米顆粒上生長，形成多級的異質結構的Sn〇2/ZnO復合纖維。 [0053] 實施例6
[0054] 為了進一步驗證Sn〇2/ZnO復合纖維上Sn、Zn、0元素的存在，實驗中對Sn〇2/Zn復合 纖維樣品的局部特定區域進行了X射線能量色散譜(EDX)分析，如圖6所示。對圖6中內嵌小 圖方框區域進行掃描，檢測到該區域樣品中同時存在C、Sn、Zn和0元素的特征峰。說明在該 材料中，同時存在(：、5]1、211、0三種元素，進一步證實了利用511〇2/211〇復合纖維是由兩種金屬 氧化物組成的復合材料及其元素的組成。表1列出了 Sn02/Zn0復合纖維照片區域掃描的各 元素含量質量百分比和原子百分比。可以看出，在靜電紡絲法制備的Sn0 2納米纖維上附著 生長了少量的ZnO納米棒。而其中大量的C元素是表征所用到的導電膠的主要成份，由于燒 結不完全或空氣中吸附的有機分子所造成的也可能會導致微量的C元素存在。
[0055]表1.同型異質納米復合材料Sn02/Zn0元素含量表
[0056]
[0057] 實施例7
[0058] 對Sn02/Zn0復合纖維進行TEM測試，圖7給出了多級結構Sn02/Zn0復合纖維的TEM照 片，由圖7(a)可以看出，靜電紡絲法制備的Sn02納米纖維為多級結構，每根Sn02納米纖維由 多個排列均勻的納米顆粒組成，且排列均勻致密，納米顆粒間有微小空隙，可見中空結構。 而從圖7(b)Sn02/Zn0復合纖維的TEM照片可以看出，Sn0 2/Zn0復合纖維仍保持了 Sn02納米纖 維原來的中空分級結構，而在Sn〇2納米纖維表面生長了ZnO納米棒，與SEM照片相一致。
[0059] 實施例8
[0060]圖8給出了 Sn02/Zn0復合纖維表面局部Sn02和ZnO放大的晶格條紋測量照片。依據 金紅石結構Sn〇2的晶體學參數計算得到，Sn〇2晶體的（110)、（ 001)和（111)晶面相對應的晶 面間距分別為0 · 3347nm，0 · 3187nm和0 · 2309nm。圖 7所測的Sn〇2晶體在（110)、（001)和（111) 晶面相對應的晶面間距分別為0.3344nm，0.3184nm和0.2340nm，屬于典型的金紅石結構的 Sn02的晶格衍射條紋。可以看出Sn02納米纖維在水熱法生長ZnO納米棒過程中仍然保持了原 來的結構和形貌。同樣依據六角纖鋅礦結構的ZnO晶體學參數計算得到，ZnO晶體的（102)、 (101)、（110)、（100)和（002)晶面相對應的晶面間距為0.913211111、0.2478腦、0.1626腦、 0.281711111和0.260611111。圖8為測量得到的2110晶體在（102)、（101)、（110)、（100)和（002)晶面 相對應的晶面間距為 0.1904nm、0.2464nm、0.1618nm、0.2800nm和 0.2618nm，與典型的ZnO 納 米棒的晶格衍射條紋寬度相一致，說明在Sn02納米纖維表面的確生長了棒狀的六角纖鋅礦 結構ZnO。
[0061 ] 應用例
[0062] 1、制備氣敏元件
[0063]將實施例1所得Sn02/Zn0納米復合材料與去離子水調成糊狀，均勻地涂敷在帶有 一對加熱電極和二對測量電極的圓柱形陶瓷管上，制成Sn02/Zn0旁熱式氣敏元件。
[0064] 2、氣敏特性測試
[0065] 將氣敏元件置于靜態測試腔內部。用注射器抽取一定體積的目標氣體，注入封閉 的靜態測試腔內，在風扇帶動下，目標氣體均勻地分布在整個測試腔。需要注入氣體的體積 (V)與測試腔內目標氣體濃度(C)的關系為:V =( 50 X C) /V %。其中，v %為注射器抽取的氣 瓶內氣體的濃度。氣體的脫附采用打開測試腔使元件暴露在空氣中的方法進行。氣敏元件 的輸出電壓通過一個分壓電路來測量，該分壓電路由串聯分壓電阻RL與氣敏兀件串聯，總 電壓為10V。氣體響應靈敏度(S)定義為元件在空氣中阻值R a與元件吸附氣體后阻值心的比：
[0066]
[0067]具中，Ka = KL(10-Vair)/Vair，Rg = RL(10-Vgas)/Vgas，Vair 和 Vgas 分別為氣敏元件在空 氣中的電壓和在目標氣體中的電壓。
[0068]引入不同濃度(濃度范圍為0.1-500ppm)的甲醛、苯、甲苯、甲醇、丙酮及氨氣氣體 分子。對Sn02/Zn0異質復合纖維氣敏元件的最佳工作溫度進行測試。為了進一步對Sn02/Zn0 異質復合纖維氣敏元件的丙酮氣敏性能進行動態測試，
[0069] 圖9中給出了Sn〇2/ZnO異質纖維氣敏元件在400°C工作溫度下，對1~lOOppm丙酮 的動態響應曲線。圖中可以看出Sn02/Zn0異質纖維氣敏元件對丙酮濃度從lppm變化到 lOOppm的9個響應循環周期。在丙酮濃度為lppm時，Sn〇2/ZnO異質纖維氣敏元件響應值為 1.162，丙酮濃度為lOOppm時，其響應值為12.5。
[0070]圖10給出了丙酮濃度為5ppm時的響應曲線，可以看出Sn〇2/ZnO異質纖維氣敏元件 對低濃度丙酮響應時間較短，響應時間為12s，恢復時間為25s，說明該元件具有較好的響應 及恢復特性。為了進一步比較Sn〇2/ZnO異質纖維氣敏元件和單一的Sn〇2和ZnO納米纖維氣敏 元件的丙酮敏感特性，分別相現的丙酮濃度下對Sn0 2和ZnO納米纖維氣敏元件進行了丙酮 敏感性能測試。
[0071 ] 圖11給出了可以看出三種元件Sn〇2，Ζη0和Sn〇2/ZnO氣敏元件對1~lOOppm丙酮響 應的線性度較好，其中ZnO氣敏元件對丙酮基本不響應，而Sn02氣敏元件對丙酮響應較低， Sn02/Zn0異質纖維氣敏元件對丙酮表現出良好的響應特性。
[0072]為了研究異質納米復合材料的氣敏特性，對Sn02/Zn0的交叉選擇性進行了測試， 分別對lOppm的甲醛、苯、乙醇、氨、丙酮等氣體進行了交叉選擇性測試，測試結果如圖12所 示。圖中可以看出靜電紡絲制備的311〇 2/211〇氣敏元件對1(^111丙酮的響應最高，約為3.94， 對1 Oppm氨氣的響應其次，約為2.64，而對甲醛和乙醇的響應約為2，而對苯幾乎不響應。 [0073]以上所述，僅為本發明創造較佳的【具體實施方式】，但本發明創造的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明創造披露的技術范圍內，根據本發明 創造的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明創造的保護范圍之 內。
【主權項】
1. 一種同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料的制備方法，其特征在于，包 括下述工藝步驟： Sl以PVP為有機溶劑，以SnCl2 · 2H20、乙醇和DMF混合液為紡絲前驅液，經靜電紡絲及高 溫含氧煅燒，制備中空多級結構的SnO2納米纖維； S2經乙酸鋅乙醇溶液處理的SnO2納米纖維浸入硝酸鋅、六次四基四胺的水溶液，得到同 型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO的復合納米材料。2. 根據權利要求1所述的同型(n-n)異質結構的Sn02/Zn0納米復合纖維材料的制備方 法，其特征在于，所述的步驟Sl具體為:將SnCl 2 · 2H20、乙醇和DMF充分混合制成Sn鹽的紡絲 前驅液，以PVP為有機溶劑，采用靜電紡絲法得到中間產物，經600°C高溫含氧煅燒，得到中 空多級結構的Sn〇2納米纖維。3. 根據權利要求1或2所述的同型(n-n)異質結構的Sn02/Zn0納米復合纖維材料的制備 方法，其特征在于，SnCl 2 · 2H20與PVP的質量比為(0 · 5~1 · 1): (0 · 5~1 · 5);乙醇與SnCl2 · 2H20的配比為(2~6)ml:(0.3~l)g;DMF和乙醇的體積比為(0.5~0.8):1。4. 根據權利要求1所述的同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料的制備方 法，其特征在于，步驟S2中所述的Sn〇2納米纖維處理工藝為:將Sn〇2納米纖維研磨成粉末，加 入乙醇稀釋調成糊狀，旋涂于載玻片上0.1~0.5mm，于200~250°C干燥箱干燥0.5~1.5小 時，將0.02~0.06mol/L的乙酸鋅乙醇溶液均勻滴在SnO 2納米纖維表面上，置于200~250 °C 干燥箱內干燥30~40分鐘，使SnO2納米纖維上生長ZnO種子。5. 根據權利要求1所述的同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料的制備方 法，其特征在于，步驟S2中所述復合工藝具體為:將已干燥好的涂有生長ZnO種子的SnO 2納 米纖維載玻片浸入硝酸鋅和六次四基四胺的混合水溶液中，硝酸鋅與六次四基四胺的濃度 比為1:1，于80~100°C恒溫水浴生長4~7小時，抽取玻璃片，于40~60°C干燥2~4小時，得 到同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO的復合納米材料。6. 根據權利要求5所述的同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料的制備方 法，其特征在于，每1升水中加入55mmol~58mmol硝酸鋅或六次四基四胺。7. -種同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維材料是按照權利要求1~6所述的 任一種方法制備的。8. 權利要求1~6所述任一種方法制備的同型(n-n)異質結構的Sn〇2/ZnO納米復合纖維 材料在制備氣敏元件中的應用。
【文檔編號】G01N27/04GK105887465SQ201610368100
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】杜海英, 孫炎輝, 于乃森, 谷秋實
【申請人】大連民族大學