一種具有三乙胺敏感效應的NiO納米片/α?Fe2O3納米立方體異質結材料的制作方法

本發明涉及納米材料的生產領域，具體來說是一種nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料的制備方法。

氧化鐵是自然界廣泛存在的鐵的穩定化合物形態，與其他鐵氧化物和磁性材料相比，具有結構穩定、成本較低、來源廣泛、環境友好等顯著優勢。納米氧化鐵具有很好的穩定性、磁性、氣敏和催化性能被廣泛應用于顏料、記錄材料和造影材料中。其作為氣敏材料在預報、檢測有毒、有害氣體方面有著獨特的效果。納米氧化鐵作為氣敏材料不僅性能優良,而且原料易得,所以一經發現就受到人們的青睞,得以迅速發展。α-fe2o3是一種典型的n型半導體，其禁帶寬度為2.2ev，制備工藝簡單、價格低廉、產率較高,且具有自身優良的物化性能和氣敏性質,如熱穩定性和化學穩定性好、對還原性氣體選擇性好。而單一氧化物半導體氣敏材料仍具有一些缺陷，如對氣體濃度需求大、穩定性差、選擇性差等，因此，構建納米復合材料形成異質結對制造高性能氣敏傳感器提供了一種思路。

最近，許多研究已經證實了由不同化合物組成的氧化物半導體異質結構比單

一的氧化物表現出了更加優越的氣敏特性。構成異質結構的氧化物間的協同效應和界面處的異質結勢壘對于傳感器的增感起著重要作用，極大地改善了傳感器的靈敏度和選擇性。氧化鎳作為一種良好的p型半導體，它被廣泛應用在催化劑、電極、生物傳感器和磁性材料等方面。目前，bao等人(baom,cheny,lif,etal.plate-likep–nheterogeneousnio/wo3nanocompositesforhighperformanceroomtemperatureno2sensors[j].nanoscale,2014,6(8):4063-4066)合成了片狀的nio/wo3異質結構，實現了對no2氣體的室溫檢測。wang等人(wangy,quf,liuj,etal.enhancedh2ssensingcharacteristicsofcuo-niocore-shellmicrospheressensors[j].sensorsandactuators。b:chemical,2015,209:515-523)合成了cuo-nio核殼微球，使其對h2s的靈敏度顯著提高。本發明的nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料中nio與α-fe2o3復合構建了異質結，而且與氣體的接觸面積較大，從而改善其氣敏性能。

技術實現要素：

本發明在于提供一種nio納米片負載在α-fe2o3納米立方體上的制備方法，該方法工藝簡單，設備要求低，可操作性強，成本比較低，并且可大量合成，得到的納米材料具有較大的表面積和較小的晶粒尺寸，不易團聚，具有廣泛的應用前途。所得nio納米片負載在α-fe2o3納米立方體異質結材料的響應恢復時間和靈敏度相比于純α-fe2o3得到一定程度的改善，可用于氣體傳感器等領域。

本發明通過如下技術方法來實現：將三氯化鐵和氫氧化鈉溶于去離子水中，攪拌加熱一段時間，隨后將得到的溶液保溫一段時間，最后所得溶液經過離心、洗滌、干燥后，得到α-fe2o3粉末。α-fe2o3粉末與去離子水預混，加入適量六次甲基四胺、檸檬酸鈉和六水合硝酸鎳，所得溶液超聲一段時間，再將其水浴加熱一定的時間，最后所得溶液經過離心、洗滌、干燥后，將得到的樣品置于馬弗爐中一定溫度下煅燒一定時間，即可得到nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料。具體步驟如下：

（1）按摩爾比1:(1~4)取三氯化鐵和氫氧化鈉，分別置于50ml的去離子水中，三氯化鐵溶液的濃度為1~2mol/l，將三氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液混合并在60~80℃下水浴加熱5~15分鐘，得到溶液a；

（2）將步驟（1）中得到的a溶液在90~150℃下保溫2~5天，將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到α-fe2o3粉末；

（3）取0.1g的α-fe2o3粉末，與10~20ml去離子水預混，超聲30分鐘，然后依次加入0.1~0.2g六水合硝酸鎳，0.05~0.1g六次甲基四胺和0.01-0.03g檸檬酸鈉，攪拌使其溶解，隨后超聲20分鐘，得到溶液b。限定六水合硝酸鎳與α-fe2o3的摩爾比為1:(1~3)，限定六水合硝酸鎳與六次甲基四胺的摩爾比為1:(1-2)，限定六水合硝酸鎳與檸檬酸鈉的摩爾比為(5-10):1；

（4）將步驟（3）中得到的b溶液在50~100℃下攪拌加熱5~10小時。將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到粉末a；

（5）將步驟（4）所得到的粉末a放入馬弗爐中，在300℃下熱處理1-3小時，得到nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料。

附圖說明

圖1為實施例1中α-fe2o3納米立方體材料的fesem圖片。

圖2為實施例1中nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料的fesem圖片。

圖3為實施例1中nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料的x射線衍射圖譜。

圖4為實施例1中nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料的透射電鏡tem圖譜。

圖5為實施例1中α-fe2o3和nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料在最佳工作溫度下對不同濃度三乙胺氣體的響應曲線。

實施例1

（1）按摩爾比1:3取三氯化鐵和氫氧化鈉，分別置于50ml的去離子水中，氯化鐵的濃度為2mol/l，將三氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液混合并在75℃下水浴加熱10分鐘，得到溶液a；

（2）將步驟（1）中得到的a溶液在100℃下保溫4天，將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到α-fe2o3粉末；

（3）取0.1g的α-fe2o3粉末，與40ml去離子水預混，超聲30分鐘，然后依次加入0.1745g六水合硝酸鎳，0.0841g六次甲基四胺和0.0176g檸檬酸鈉，攪拌使其溶解，隨后超聲20分鐘，得到溶液b；

（4）將步驟（3）中得到的b溶液在90℃下攪拌加熱6小時。將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到粉末a；

（5）將步驟（4）所得到的粉末a放入馬弗爐中，在300℃下熱處理2小時，得到nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料。

實施例2

（1）按摩爾比1:3取三氯化鐵和氫氧化鈉，分別置于50ml的去離子水中，氯化鐵的濃度為2mol/l，將三氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液混合并在75℃下水浴加熱10分鐘，得到溶液a；

（2）將步驟（1）中得到的a溶液在100℃下保溫4天，將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到α-fe2o3粉末；

（3）取0.1g的α-fe2o3粉末，與40ml去離子水預混，超聲30分鐘，然后依次加入0.0873g六水合硝酸鎳，0.0421g六次甲基四胺和0.0088g檸檬酸鈉，攪拌使其溶解，隨后超聲20分鐘，得到溶液b；

（4）將步驟（3）中得到的b溶液在90℃下攪拌加熱6小時。將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到粉末a；

（5）將步驟（4）所得到的粉末a放入馬弗爐中，在300℃下熱處理2小時，得到nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料。

實施例3

（1）按摩爾比1:3取三氯化鐵和氫氧化鈉，分別置于50ml的去離子水中，氯化鐵的濃度為2mol/l，將三氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液混合并在75℃下水浴加熱10分鐘，得到溶液a；

（2）將步驟（1）中得到的a溶液在100℃下保溫4天，將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到α-fe2o3粉末；

（3）取0.1g的α-fe2o3粉末，與40ml去離子水預混，超聲30分鐘，然后依次加入0.1745g六水合硝酸鎳，0.1682g六次甲基四胺和0.0176g檸檬酸鈉，攪拌使其溶解，隨后超聲20分鐘，得到溶液b；

（4）將步驟（3）中得到的b溶液在90℃下攪拌加熱6小時。將所得沉淀用去離子水和乙醇多次洗滌，置于干燥箱60℃干燥得到粉末a；

（5）將步驟（4）所得到的粉末a放入馬弗爐中，在300℃下熱處理2小時，得到nio納米片/α-fe2o3納米立方體異質結材料。