專利名稱：氧化鋅誘導制備對乙醇有高氣敏性氧化錫納米棒的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及 -種氧化錫納米棒的制備方法，特別是制備在相對低的溫度下對乙醇氣體的 靈敏度高、選擇性好的氧化錫納米棒的方法。
(二)
背景技術：
氧化錫在常溫下的禁帶寬度是3.6e V，是典型的直隙寬禁帶半導體。由于尺寸效應及其 內在的功能特性，納米結構氧化錫具有優(yōu)異的化學物理性能。它們在場效應晶體管、氣敏傳 感器、光電探測器件、平板顯示器、鋰離子電池等方面有著重要的應用。因此，納米氧化錫 結構的合成與應用引起了人們廣泛的興趣。氧化錫一維納米材料作為氣敏材料，可以檢測乙 醇氣體。并且其半徑越小靈敏度越高。但是，到目前為止，在大量制備高質量、小尺寸氧化 錫一維納米材料方面還未能取得突破性進展；另一方面，氧化錫一維納米材料存在對乙醇的 選擇性差靈、靈敏度低、工作溫度高(300'C-400°C)等缺點。例如，2006年，我們利用水 熱方法，以氯化錫為原料，以乙醇和水為溶劑制備了直徑4-12 nm氧化錫納米棒。雖然該方 法制備的氧化錫納米棒對乙醇具有較高的靈敏度，即對300ppm乙醇的靈敏度達到了 31.4， 但是工作溫度為300°C。這項工作2005年發(fā)表在《Appl. Phys. Lett.》8 7期上，論文題目為 "Synthesis and ethanol sensing characteristics of single crystalline Sn02 nanorods"(單晶氧化錫 納米棒的制備與乙醇氣敏特性)。因此，如何實現高質量的氧化錫一維納米材料的制備以及 如何提高其乙醇氣敏特性是當前的主要技術難題。
(三)

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供了一種操作簡單、適合于工業(yè)化生產、所得產品對對乙醇具有高 氣敏特性的氧化鋅誘導制備對乙醇有高氣敏性氧化錫納米棒的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現的
(1) 將10毫升0.1摩爾/升的醋酸鋅溶液與20毫升0.5摩爾/升的氫氧化鈉溶液混合，超 聲5分鐘；
(2) 將步驟(1)所得溶液放入高壓釜內，15(TC加熱24小時；
(3) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化鋅；
(4) 取步驟(3)制備的氧化鋅0.02g 0.06g，分散到毫升體積比濃度為35-40%乙醇水
溶液中，然后分別加入0.1-0.2g錫酸鉀和0.7-0.8g尿素，充分混合均勻；
(5) 將將步驟(4)所得溶液放入高壓釜內，170'C加熱36小時；
(6) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化錫納米棒。
本發(fā)明提供的一種用氧化鋅誘導法制備對乙醇具有高氣敏特性氧化錫納米棒的方法，制 備薄膜型氧化錫納米棒氣敏傳感元件，利用HW-30A氣敏元件檢測系統(tǒng)，測量其氣敏特性。 氧化錫納米棒對待測氣體的靈敏度用S來表示
<formula>formula see original document page 4</formula> ,
其中，^和/ g分別代表氧化錫納米暴露在空氣和待測氣體中的電阻。
利用上述氧化錫納米棒制備了氣敏傳感器，對其氣敏特性進行了檢測，工作溫度為250°C 。 測試結果見圖l-a，可以看出制備的氧化錫納米棒對300ppm的乙醇氣體靈敏度高達77.8，而 且在10-500ppm范圍內，靈敏度與乙醇濃度呈近似線性關系。相反，對500ppm的氫氣的靈 敏度不超過2，見圖l-b。此外對甲烷和丁烷的靈敏度也小于1.5。因此，本發(fā)明制備的氧化 鋅納米棒與前期我們文獻中報道的結果相比，工作溫度降低了50"C，對300ppm乙醇氣體的 靈敏度提高了近2.5倍。

圖l-a至圖l-b為氧化錫納米棒在工作溫度為250。C時的氣敏特性圖，其中圖l-a為對乙 醇氣體的靈敏度特性圖；圖l-b為對氫氣的靈敏特性圖。
圖2-a至圖2-d為樣品的掃描電鏡圖，其中圖2-a為加入0.02g ZnO制備的氧化錫納米 棒的掃描電鏡圖；圖2-b為加入0.04gZnO制備的氧化錫納米棒的掃描電鏡圖；圖2-c為加入 0.06g ZnO制備的氧化錫納米棒的掃描電鏡圖；圖2-d為不加入ZnO得到的樣品的掃描電鏡 圖。
圖3為氧化錫納米棒的透射電鏡圖，插圖為高分辯透射電鏡圖。 具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明 實施例1:
(1) 將10毫升0.1摩爾/升的醋酸鋅溶液與20毫升0.5摩爾/升的氫氧化鈉溶液混合，超 聲5分鐘。
(2) 將步驟(1)所得溶液放入50毫升高壓釜內，15(TC加熱24小時。
(3) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化鋅。
(4) 取步驟(3)制備的氧化鋅0.02g，分散到32毫升體積比濃度為37.5%乙醇水溶液
中，然后分別加入0.115g錫酸鉀，0.75g尿素，充分混合均勻。
(5) 將步驟(4)所得溶液放入50毫升高壓釜內，170'C加熱36小時。(6)待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化錫納米 棒。其掃描電鏡圖，見圖2-a，可以看出合成的氧化錫納米棒的半徑很小。圖3為其分辨透射 電鏡圖，顯示氧化錫納米棒的直徑和平均為3±0.5 nm和20士5nm，其生長方向沿
方向。 實施例2:
(1) 將10毫升0.1摩爾/升的醋酸鋅溶液與20毫升0.5摩爾/升的氫氧化鈉溶液混合，超 聲5分鐘。
(2) 將步驟(1)所得溶液放入50毫升高壓釜內，15CTC加熱24小時。
(3) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化鋅。
(4) 取步驟(3)制備的氧化鋅0.04g，分散到32毫升體積比濃度為37.5%乙醇水溶液
中，然后分別加入0.15g錫酸鉀，0.8g尿素，充分混合均勻。
(5) 將步驟(4)所得溶液放入50毫升高壓釜內，170'C加熱36小時。
(6) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，也可以得到氧化 錫納米棒。圖2-b為其掃描電鏡圖，可以看出氧化錫納米棒的直徑平均為3土0.5nm。
,實施例3:
(1) 將10毫升0.1摩爾/升的醋酸鋅溶液與20毫升0.5摩爾/升的氫氧化鈉溶液混合，超 聲5分鐘。
(2) 將步驟(1)所得溶液放入50毫升高壓釜內，150'C加熱24小時。
(3) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化鋅。
(4) 取上述制備的氧化鋅0.06 g ，分散到32毫升體積比濃度為37.5%乙醇水溶液中，
然后分別加入0.2g錫酸鉀，0.8g尿素，充分混合均勻。
(5) 將步驟(4)所得溶液放入50毫升高壓釜內，170。C加熱36小時。
(6) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，也可以得到氧化 錫納米棒。圖2-c為其掃描電鏡圖，可以看出氧化錫納米棒的直徑平均為3±0.5nm。
實施例4:
(1 )將10毫升0.1摩爾/升的醋酸鋅溶液與20毫升0.5摩爾/升的氫氧化鈉溶液混合，超 聲5分鐘。
(2) 將步驟(1)所得溶液放入50毫升高壓釜內，150'C加熱24小時。
(3) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化鋅。
(4) 不加入氧化鋅，取32毫升體積比濃度為37.5%乙醇水溶液中，然后分別加入0.115g 錫酸鉀，0.75g尿素，充分混合均勻。(5) 將步驟(4)所得溶液放入50毫升高壓釜內，17(TC加熱36小時。
(6) 待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到不是氧化錫 納米棒，而是氧化錫納米顆粒。圖2-d為其掃描電鏡圖，可以看出制備氧化錫納米顆粒呈顆 粒狀。
權利要求
1.一種氧化鋅誘導制備對乙醇有高氣敏性氧化錫納米棒的方法，其特征在于(1)將10毫升0.1摩爾/升的醋酸鋅溶液與20毫升0.5摩爾/升的氫氧化鈉溶液混合，超聲5分鐘；(2)將步驟(1)所得溶液放入高壓釜內，150℃加熱24小時；(3)待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化鋅；(4)取步驟(3)制備的氧化鋅0.02g～0.06g，分散32毫升體積比濃度為37.5％乙醇水溶液中，然后分別加入0.1-0.2g錫酸鉀和0.7-0.8g尿素，充分混合均勻；(5)將將步驟(4)所得溶液放入高壓釜內，170℃加熱36小時；(6)待高壓釜冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化錫納米棒。
2. 根據權利要求1所述的氧化鋅誘導制備對乙醇有高氣敏性氧化錫納米棒的方法，其特 征在于步驟(4)中氧化鋅的用量為0.02g。
3. 根據權利要求1所述的氧化鋅誘導制備對乙醇有高氣敏性氧化錫納米棒的方法，其特 征在于步驟(4)中氧化鋅的用量為0.04g。
4. 根據權利要求l所述的氧化鋅誘導制備對乙醇有高氣敏性氧化錫納米棒的方法，其特 征在于步驟(4)中氧化鋅的用量為0.06g。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氧化鋅誘導制備對乙醇有高氣敏性氧化錫納米棒的方法。將醋酸鋅溶液與氫氧化鈉溶液混合，超聲；將溶液放入高壓釜內，加熱；冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化鋅；氧化鋅分散到乙醇水溶液中，然后分別加入錫酸鉀和尿素，充分混合均勻；高壓釜內，加熱；冷卻到室溫，將生成的沉淀用蒸餾水和乙醇清洗，干燥，得到氧化錫納米棒。本發(fā)明所制備的氧化錫納米棒在相對低的工作溫度下(250℃)，對10ppm和300ppm的乙醇氣體靈敏度分別高達12.9和77.8；而且在10-500ppm范圍內，靈敏度與乙醇濃度呈線性關系。相反，對500ppm的氫氣，1000ppm的甲烷和1000ppm丁烷的靈敏度均小于2。
文檔編號C01G19/00GK101306836SQ200810064848
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權日2008年7月3日
發(fā)明者朱春玲, 王麗嬌, 王銳玄, 陳玉金 申請人:哈爾濱工程大學