本發(fā)明涉及一種nio-in2o3納米復(fù)合材料的制備方法，屬于先進(jìn)納米功能材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境污染的加劇，對(duì)于有毒有害氣體的定性和定量檢測(cè)顯得越來(lái)越重要。現(xiàn)如今，對(duì)這些氣體的分析通常采用的都是一些測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)且價(jià)格昂貴的測(cè)試儀器，如光譜分析，色譜分析。由于半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器具有高靈敏度、高選擇性、快速響應(yīng)和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因此未來(lái)會(huì)是檢測(cè)有毒有害氣體的非常理想的，并且有應(yīng)用前景的替代品。在這些半導(dǎo)體金屬氧化物中，in2o3是一種新型的氣敏材料，與sno2、zno、fe2o3等傳統(tǒng)氣敏材料相比，其具有較寬的禁帶寬度、較小的電阻率和較高的催化活性等優(yōu)點(diǎn)。盡管單一組分的氧化銦納米結(jié)構(gòu)的氣體傳感器的應(yīng)用前景的潛力，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍具有選擇性差，工作溫度高等缺點(diǎn)。為了提高氧化銦的氣敏性能，控制微/納米結(jié)構(gòu)功能材料的形貌和結(jié)構(gòu)是影響其應(yīng)用性能的主要因素，許多人已經(jīng)致力于在制備過(guò)程中控制材料的形貌和結(jié)構(gòu)或者是開(kāi)發(fā)新結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)性能的增強(qiáng)。

為了材料的氣敏性能，我們可以使不同的帶隙和能級(jí)的半導(dǎo)體材料之間形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。在控制材料形貌的同時(shí)構(gòu)建異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，將使氣敏性能得到提高。然而，這樣一種重要的提高材料氣敏性能的方法還沒(méi)有得到充分的調(diào)查與研究。氧化鎳是一種良好的p型半導(dǎo)體，它被廣泛應(yīng)用在催化劑、電極、生物傳感器和磁性材料等方面。近年來(lái)，也有人研究關(guān)于nio異質(zhì)結(jié)的課題，如shoulibai等（shoulibai,jingchaoliu,junguo,ruixianluo,facilepreparationofsno2/niocompositesandenhancementofsensingperformancetono2,sensorsandactuatorsb249(2017)22-29）制備了氧化錫與氧化鎳的納米復(fù)合材料，并且復(fù)合材料對(duì)于二氧化氮的氣敏性能得到了大幅度的增加。由此可以看出，設(shè)計(jì)和合成的氧化銦與氧化鎳復(fù)合的氣敏材料將具有重要的科學(xué)和實(shí)踐意義。然而，就我們所知，氧化銦與氧化鎳復(fù)合的氣敏材料被報(bào)道的還很少。因此在這項(xiàng)研究中，我們通過(guò)水熱法制備氧化銦納米微球并用片狀的氧化鎳修飾氧化銦納米微球形成p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)并對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和氣敏性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種nio-in2o3納米復(fù)合材料的制備方法。具有成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，無(wú)環(huán)境污染的特點(diǎn)。所得氧化銦與氧化鎳復(fù)合的氣敏材料的靈敏度相比于純氧化氧化銦得到一定程度的提高，可用于氣體傳感器等領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種nio-in2o3納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：以四水合三氯化銦，十二胺為原料，經(jīng)水熱反應(yīng)，煅燒處理后得到氧化銦納米微球；進(jìn)而以六水合硝酸鎳，六次甲基四胺以及檸檬酸三鈉為原料，在氧化銦微球表面復(fù)合片狀的氧化鎳，最終得到nio-in2o3納米復(fù)合材料。本方法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，所得氣敏材料具有氧化銦與氧化鎳構(gòu)成的p-n異質(zhì)結(jié)，其對(duì)丙酮表現(xiàn)出較高的靈敏度和快速的響應(yīng)、恢復(fù)，可用于丙酮?dú)怏w傳感器領(lǐng)域，從而獲得高靈敏度的新型氣敏材料。具體合成步驟如下：

（1）稱取一定量的四水合三氯化銦、十二胺，溶于35ml無(wú)水乙醇中，其中四水合三氯化銦的濃度為0.02-0.05mol/l，十二胺的濃度為0.02-0.05mol/l，且控制四水合三氯化銦與十二胺的摩爾比為1:(1-2)；

（2）將步驟（1）中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在180-200℃溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)8-16h，再將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，并用去離子水和乙醇對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，將所得固體產(chǎn)物放置于干燥箱中，60℃干燥，然后置于氧化鋁坩堝放入馬弗爐，在400-550℃下熱處理3h，得到氧化銦粉體；

（3）將步驟（2）所得的氧化銦粉末分散于40ml去離子水中，稱取一定量的六水合硝酸鎳，六次甲基四胺以及檸檬酸三鈉溶解于上述溶液中，并攪拌均勻。將混合溶液置于60-90℃水浴中保溫6h，反應(yīng)結(jié)束后將沉淀洗滌干燥。其中六水合硝酸鎳的濃度為0.01-0.03mol/l，六次甲基四胺的濃度為0.01-0.03mol/l，檸檬酸三鈉的濃度為0.001-0.003mol/l，且控制六水合硝酸鎳與氧化銦的摩爾比為(3-5):1，控制六水合硝酸鎳與六次甲基四胺的摩爾比為1:(1-2)，控制六水合硝酸鎳與檸檬酸三鈉的摩爾比為(5-10):1；

（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物在400-500℃下熱處理2h，即可得到nio-in2o3納米復(fù)合材料。

附圖說(shuō)明

圖1為nio-in2o3納米復(fù)合材料的xrd圖譜。

圖2為nio-in2o3納米復(fù)合材料的fesem圖。

圖3為nio-in2o3納米復(fù)合材料的eds圖譜。

圖4為nio-in2o3納米復(fù)合材料的tem圖。

圖5為最佳工作電壓下nio-in2o3納米復(fù)合材料氣敏元件與純氧化銦氣敏元件對(duì)20-1000ppm的三甲胺氣體的靈敏度曲線對(duì)比圖。

圖6為最佳工作電壓下nio-in2o3納米復(fù)合材料氣敏元件與純氧化銦氣敏元件的響應(yīng)恢復(fù)曲線對(duì)比。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

（1）稱取一定量的四水合三氯化銦、十二胺，溶于35ml無(wú)水乙醇中，其中四水合三氯化銦的濃度為0.025mol/l，十二胺的濃度為0.025mol/l，且控制四水合三氯化銦與十二胺的摩爾比為1:1；

（2）將步驟（1）中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在180℃溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)8h，再將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，并用去離子水和乙醇對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，將所得固體產(chǎn)物放置于干燥箱中，60℃干燥，然后置于氧化鋁坩堝放入馬弗爐，在500℃下熱處理3h，得到氧化銦粉體；

（3）將步驟（2）所得的氧化銦粉末分散于40ml去離子水中，稱取一定量的六水合硝酸鎳，六次甲基四胺以及檸檬酸三鈉溶解于上述溶液中，并攪拌均勻。將混合溶液置于60℃水浴中保溫6h，反應(yīng)結(jié)束后將沉淀洗滌干燥。其中六水合硝酸鎳的濃度為0.015mol/l，六次甲基四胺的濃度為0.015mol/l，檸檬酸三鈉的濃度為0.0015mol/l，且控制六水合硝酸鎳與氧化銦的摩爾比為3:1，控制六水合硝酸鎳與六次甲基四胺的摩爾比為1:1，控制六水合硝酸鎳與檸檬酸三鈉的摩爾比為10:1；

（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物在400℃下熱處理2h，即可得到nio-in2o3納米復(fù)合材料。

實(shí)施例2

（1）稱取一定量的四水合三氯化銦、十二胺，溶于35ml無(wú)水乙醇中，其中四水合三氯化銦的濃度為0.025mol/l，十二胺的濃度為0.025mol/l，且控制四水合三氯化銦與十二胺的摩爾比為1:1；

（2）將步驟（1）中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在180℃溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)12h，再將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，并用去離子水和乙醇對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，將所得固體產(chǎn)物放置于干燥箱中，60℃干燥，然后置于氧化鋁坩堝放入馬弗爐，在500℃下熱處理3h，得到氧化銦粉體；

（3）將步驟（2）所得的氧化銦粉末分散于40ml去離子水中，稱取一定量的六水合硝酸鎳，六次甲基四胺以及檸檬酸三鈉溶解于上述溶液中，并攪拌均勻。將混合溶液置于90℃水浴中保溫6h，反應(yīng)結(jié)束后將沉淀洗滌干燥。其中六水合硝酸鎳的濃度為0.015mol/l，六次甲基四胺的濃度為0.015mol/l，檸檬酸三鈉的濃度為0.0015mol/l，且控制六水合硝酸鎳與氧化銦的摩爾比為3:1，控制六水合硝酸鎳與六次甲基四胺的摩爾比為1:1，控制六水合硝酸鎳與檸檬酸三鈉的摩爾比為10:1；

（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物在400℃下熱處理2h，即可得到nio-in2o3納米復(fù)合材料。

實(shí)施例3

（1）稱取一定量的四水合三氯化銦、十二胺，溶于35ml無(wú)水乙醇中，其中四水合三氯化銦的濃度為0.025mol/l，十二胺的濃度為0.05mol/l，且控制四水合三氯化銦與十二胺的摩爾比為1:2；

（2）將步驟（1）中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在200℃溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)16h，再將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，并用去離子水和乙醇對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，將所得固體產(chǎn)物放置于干燥箱中，60℃干燥，然后置于氧化鋁坩堝放入馬弗爐，在500℃下熱處理3h，得到氧化銦粉體；

（3）將步驟（2）所得的氧化銦粉末分散于40ml去離子水中，稱取一定量的六水合硝酸鎳，六次甲基四胺以及檸檬酸三鈉溶解于上述溶液中，并攪拌均勻。將混合溶液置于90℃水浴中保溫6h，反應(yīng)結(jié)束后將沉淀洗滌干燥。其中六水合硝酸鎳的濃度為0.015mol/l，六次甲基四胺的濃度為0.03mol/l，檸檬酸三鈉的濃度為0.0015mol/l，且控制六水合硝酸鎳與氧化銦的摩爾比為3:1，控制六水合硝酸鎳與六次甲基四胺的摩爾比為1:2，控制六水合硝酸鎳與檸檬酸三鈉的摩爾比為10:1；

（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物在400℃下熱處理2h，即可得到nio-in2o3納米復(fù)合材料。

實(shí)施例4

（1）稱取一定量的四水合三氯化銦、十二胺，溶于35ml無(wú)水乙醇中，其中四水合三氯化銦的濃度為0.025mol/l，十二胺的濃度為0.025mol/l，且控制四水合三氯化銦與十二胺的摩爾比為1:1；

（2）將步驟（1）中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在200℃溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)12h，再將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，并用去離子水和乙醇對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，將所得固體產(chǎn)物放置于干燥箱中，60℃干燥，然后置于氧化鋁坩堝放入馬弗爐，在500℃下熱處理3h，得到氧化銦粉體；

（3）將步驟（2）所得的氧化銦粉末分散于40ml去離子水中，稱取一定量的六水合硝酸鎳，六次甲基四胺以及檸檬酸三鈉溶解于上述溶液中，并攪拌均勻。將混合溶液置于80℃水浴中保溫6h，反應(yīng)結(jié)束后將沉淀洗滌干燥。其中六水合硝酸鎳的濃度為0.015mol/l，六次甲基四胺的濃度為0.015mol/l，檸檬酸三鈉的濃度為0.003mol/l，且控制六水合硝酸鎳與氧化銦的摩爾比為3:1，控制六水合硝酸鎳與六次甲基四胺的摩爾比為1:1，控制六水合硝酸鎳與檸檬酸三鈉的摩爾比為5:1；

（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物在400℃下熱處理2h，即可得到nio-in2o3納米復(fù)合材料。

實(shí)施例5

（1）稱取一定量的四水合三氯化銦、十二胺，溶于35ml無(wú)水乙醇中，其中四水合三氯化銦的濃度為0.025mol/l，十二胺的濃度為0.025mol/l，且控制四水合三氯化銦與十二胺的摩爾比為1:1；

（2）將步驟（1）中所得混合溶液移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中，在200℃溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)8h，再將水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，并用去離子水和乙醇對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，將所得固體產(chǎn)物放置于干燥箱中，60℃干燥，然后置于氧化鋁坩堝放入馬弗爐，在500℃下熱處理3h，得到氧化銦粉體；

（3）將步驟（2）所得的氧化銦粉末分散于40ml去離子水中，稱取一定量的六水合硝酸鎳，六次甲基四胺以及檸檬酸三鈉溶解于上述溶液中，并攪拌均勻。將混合溶液置于90℃水浴中保溫6h，反應(yīng)結(jié)束后將沉淀洗滌干燥。其中六水合硝酸鎳的濃度為0.015mol/l，六次甲基四胺的濃度為0.03mol/l，檸檬酸三鈉的濃度為0.003mol/l，且控制六水合硝酸鎳與氧化銦的摩爾比為3:1，控制六水合硝酸鎳與六次甲基四胺的摩爾比為1:2，控制六水合硝酸鎳與檸檬酸三鈉的摩爾比為5:1；

（4）將所得固體產(chǎn)物在400℃下熱處理2h，即可得到nio-in2o3納米復(fù)合材料。