本發(fā)明涉及一種納米材料的制備方法，具體地，本發(fā)明涉及一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法，屬于納米材料和氣敏傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、氧化鋅(zno)是一種重要的半導(dǎo)體材料，具有寬帶隙、高化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)性能，因此在光電器件、催化劑、氣敏傳感器等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。尤其是在氣敏傳感器領(lǐng)域，氧化鋅因其獨(dú)特的表面特性和靈敏的氣體檢測(cè)能力，已成為研究的熱點(diǎn)材料之一。

2、氧化鋅的比表面積是影響其性能的重要因素之一，尤其是在氣敏傳感器中，高比表面積能夠提供更多的活性位點(diǎn)，有利于氣體分子的吸附與反應(yīng)，提高傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度。因此，制備高比表面積的氧化鋅納米材料成為當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，制備氧化鋅納米材料的方法主要包括溶液法、沉淀法、水熱法等，這些方法能夠有效合成納米級(jí)氧化鋅材料。然而，傳統(tǒng)方法存在一些不足之處，如無(wú)法有效控制晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，導(dǎo)致材料的比表面積有限或不均勻，進(jìn)而影響其氣敏性能。同時(shí)，溶液中的帶正電離子也會(huì)腐蝕或納米棒，影響晶體生長(zhǎng)。此外，晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，也使得最終得到的納米材料比表面積不理想。因此，如何在制備過(guò)程中精確控制氧化鋅晶體的生長(zhǎng)方向和表面能，進(jìn)一步提升材料的比表面積，仍然是當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法，制備的氧化鋅納米材料具有高比表面積。

2、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法，通過(guò)在不同生長(zhǎng)階段控制晶體表面能，實(shí)現(xiàn)高比表面積氧化鋅的制備，具體步驟如下：

3、首先，取鋅源與生長(zhǎng)輔助劑按摩爾比為1:1混合，加入去離子水，配制總濃度為0.01～0.1mol/l的生長(zhǎng)基液，加入濃度為5～20wt％的氨水，調(diào)節(jié)ph至9～11；

4、然后，在溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005～0.01％的膽酸鈉，然后攪拌，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在恒溫干燥箱中進(jìn)行生長(zhǎng)，溫度為83～97℃，生長(zhǎng)2～3h；

5、最后，將溶液從反應(yīng)釜中取出，再次向溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001～0.004％的膽酸鈉，然后攪拌，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在恒溫干燥箱中進(jìn)行生長(zhǎng)，溫度為95～99℃，生長(zhǎng)4～6h，得到高比表面積氧化鋅納米材料。

6、特別地，步驟一中，所述鋅源為硝酸鋅、醋酸鋅中的一種，生長(zhǎng)輔助劑為六亞甲基四胺、氫氧化鈉中的一種。

7、特別地，步驟二中，所述攪拌速率為120～180rpm，攪拌時(shí)間為0.5～3h。

8、特別地，步驟三中，所述攪拌速率為300～450rpm，攪拌時(shí)間為1～4h。

9、本發(fā)明還提供上述制備方法制備的高比表面積氧化鋅納米材料在氣敏傳感器中的應(yīng)用。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

11、1.本發(fā)明通過(guò)多階段添加膽酸鈉控制晶體表面能，顯著增加了氧化鋅納米材料的比表面積。比表面積的提升為材料在氣敏傳感器中的應(yīng)用提供了更大的活性表面，從而提高了傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度。

12、2.通過(guò)在不同生長(zhǎng)階段精確控制膽酸鈉的濃度從而控制生長(zhǎng)晶體的表面能，能夠有效調(diào)節(jié)晶體的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，同時(shí)膽酸鈉非常容易吸附在晶體棱柱表面，促進(jìn)成核，同時(shí)也進(jìn)行有效占位，避免團(tuán)聚和不規(guī)則生長(zhǎng)，從而獲得均勻的納米顆粒結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的單次添加，本發(fā)明的多階段添加工藝保證了材料在各個(gè)生長(zhǎng)階段的穩(wěn)定性與均勻性。

13、3.由于高比表面積的氧化鋅納米材料具有更多的活性位點(diǎn)，能夠顯著提升氣敏材料對(duì)氣體分子的捕捉能力和檢測(cè)靈敏度，尤其適合用于氣敏傳感器中，從而提高了傳感器的檢測(cè)精度和響應(yīng)時(shí)間。

14、4.本發(fā)明所采用的制備工藝步驟簡(jiǎn)便、易操作，適用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，且反應(yīng)條件溫和，成本低廉，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述鋅源為硝酸鋅、醋酸鋅中的一種，生長(zhǎng)輔助劑為六亞甲基四胺、氫氧化鈉中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述攪拌速率為120～180rpm，攪拌時(shí)間為0.5～3h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述攪拌速率為300～450rpm，攪拌時(shí)間為1～4h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述制備方法制備的高比表面積氧化鋅納米材料在氣敏傳感器中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種高比表面積氧化鋅納米材料的制備方法。首先，取鋅源與生長(zhǎng)輔助劑按摩爾比為1:1混合，配制總濃度為0.01～0.1mol/L的生長(zhǎng)基液，加入氨水，調(diào)節(jié)pH至9～11；然后，在溶液中加入膽酸鈉，然后攪拌，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在恒溫干燥箱中進(jìn)行生長(zhǎng)；最后，將溶液從反應(yīng)釜中取出，再次向溶液中加入膽酸鈉，然后攪拌，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在恒溫干燥箱中進(jìn)行生長(zhǎng)，得到高比表面積氧化鋅納米材料。本發(fā)明通過(guò)多階段添加膽酸鈉控制晶體表面能，顯著增加了氧化鋅納米材料的比表面積。比表面積的提升為材料在氣敏傳感器中的應(yīng)用提供了更大的活性表面，從而提高了傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度。

技術(shù)研發(fā)人員：潘躍武,張樂(lè),韓崇,康健,胡峰,趙恩蘭,王磊,董妍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：徐州工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23