微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料及其生长方法技术

本发明专利技术实施公开了一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料及其生长方法，以氧化铟或者氧化锡微颗粒为基体，并利用利用热蒸镀的方式在上述微颗粒上原位生长包含另一种材料（氧化锡或者氧化铟）的纳米晶，同时，通过控制生长环境和生长时间使上述纳米晶形成一维或准一维的结构并且相互连通，进而构成氧化铟/氧化锡网状结构复合材料。本发明专利技术实施例提供的复合材料由两种材料复合而成，具有比单一金属氧化物更多表面活性位点和结构，因此可敏感探测气体种类和灵敏度更高；另外，该材料还具有高比表面积、网状相连结构不团聚、材料有序活性位点多且气敏性能优异，具有很好的工业化前景。

Micro nano network structure In2O3/SnO2 composite material and its growth method

The embodiment of the invention discloses a micro nano network structure of In2O3/SnO2 composite material and its growth method, with indium oxide or tin oxide particles as substrate, and by using thermal evaporation method in situ growth of Bao Hanling in the micro particles of a material (tin oxide or indium oxide nanocrystals), at the same time, the structure of one dimensional nano crystal formed by controlling the growth environment and the growth time and communicate with each other, and then form indium oxide / tin oxide composite mesh structure. The composite materials provided by the embodiment of the invention consists of two kinds of composite materials, with more than a single metal oxide surface active site and structure, so it can sensitively detect the gas species and higher sensitivity; in addition, the material has high specific surface area, connected to the mesh structure is agglomeration, active site materials ordered and gas sensing properties excellent, has a good prospect of industrialization.

【技术实现步骤摘要】
微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料及其生长方法
本专利技术涉及氧化物复合材料结构及生长
，特别是涉及一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料及其生长方法。
技术介绍
纳米材料，具有高活性表面界面效应、带隙扩展的量子效应、异常边界小尺寸效应和宏观量子隧道效应等性能，在环境科学气体探测、污染治理方面备受青睐。其中，半导体金属氧化物纳米材料制成的气敏元件，会随气体敏感作用而发生电学参数变化或化学计量半导体化等特性，且具有轻便简洁快速的特点，在工业、生活及环境探测等方面具有广泛的应用研究前景。氧化锡（氧化锡）是一种宽禁带（Eg=3.6eV）半导体氧化物，多为白色或淡灰色四方金红石结构，氧空位和锡间隙原子作为材料的缺陷，其中氧空位电离出自由电子，呈现n型半导体的性质。氧化铟（氧化铟）是一种带隙和氧化锡相当的n型半导体，具有优异的光电性能。进一步的，纳米氧化锡和氧化铟材料表面缺陷空位易吸附氧分子形成耗尽层，材料活性提高气体敏感性增强，可对CO、NOx、CH4、H2等成分气体表现敏感，在检测燃料是否燃烧充分、汽车尾气成分含量等方面多有应用。由于材料的颗粒大小、形貌及均匀性特性会影响材料气体敏感性，具体的，材料颗粒越小，比表面积大和表面微结构多，气敏反应吸附气体活性位点多，材料探测气体相应快、灵敏度高，因此，纳米化的氧化锡、氧化铟材料及气敏探测应用成为近年来的研究热点。现有的，多维度纳米氧化锡、氧化铟材料大多通过物理或化学方法制备合成，如化学气相沉积方法、火焰喷雾热解、有机金属前驱体分解氧化方法固相加机械力球磨法等等。然而，上述方法所制备的纳米超细粒子虽然具有高比表面积，但加工过程不稳定,存在易团聚重结晶等问题，整体材料均匀性较差，从而影响材料气敏、催化等性能应用。另外，上述单一氧化锡或氧化铟材料表面活性低也是一主要问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料及其生长方法，以解决单一氧化锡或In2O3材料表面活性低且单纯纳米颗粒易团聚，影响气敏性能的发挥等问题。根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种微纳网状结构氧化铟/氧化锡复合材料的生长方法，所述方法包括：分别将第一原料微颗粒基板置入高温炉腔室中的第二温区，第二原料置入所述高温炉腔室中第一温区的坩埚中，其中，所述第一原料微颗粒包括氧化锡微颗粒、所述第二原料包括掺锡的氧化铟，或者所述第一原料微颗粒包括氧化铟微颗粒、所述第二原料包括掺铟的氧化锡；向所述高温炉腔室中通入预设体积的惰性保护气体、或对所述高温炉腔室抽真空使所述高温炉腔室内的真空度到预设值；对所述第一温区和所述第二温区加热，使所述第二原料高温挥发成蒸汽；使所述蒸汽中的金属成分在第一原料微颗粒处冷凝、所述蒸汽中的金属氧化物成分以冷凝在所述第一原料微颗粒上的金属液滴为原位生长纳米晶，直至形成氧化铟/氧化锡网状结构复合材料。可选地，所述第一原料微颗粒包括第一原料实心微颗粒和/或第一原料空心微颗粒。可选地，所述第一原料微颗粒包括实心氧化锡微颗粒，所述实心氧化锡微颗粒的制备方法包括：配置浓度为0.3～0.8mol/L的锡盐溶液；向所述锡盐溶液中加入NaOH或氨水或其他碱性轻离子盐，调节所述锡盐溶液的PH值在10～12，得到碱性锡盐溶液；对所述碱性锡盐溶液进行搅拌处理后，加入无水乙醇得到锡盐乳浊液；对所述乳浊液依次进行加热、冷却、离心、清洗和干燥处理，得到实心氧化锡微颗粒。可选地，所述第一原料微颗粒包括空心氧化锡微颗粒，所述空心氧化锡微颗粒的制备方法包括：将制备好的碳球均匀的分散在四氯化锡盐溶液中，使所述碳球表面羟基官能团通过配位或者静电作用与所述四氯化锡盐溶液中的Sn4+阳离子相结合；对混有所述碳球的四氯化锡盐溶液进行高温煅烧，使所述碳球表面的金属阳离子浓缩和相互交联形成氧化锡球，所述碳球在高温下与氧气反应生成C02挥发掉，得到空心氧化锡微颗粒。可选地，所述碳球的制备方法包括：利用葡萄糖水热法制备碳球，所述碳球的直径为400nm～600nm。可选地，所述第一温区的温度为1000-1600℃，所述第二温区的温度为300-600℃。可选地，所述掺锡的氧化铟中锡的质量分数为2%～5%，所述掺铟的氧化锡中锡的质量分数为2%～5%。可选地，所述惰性保护气体包括氮气保护气体或氩气保护气体。根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料，所述复合材料为利用权利要求1-8中的任一生长方法所获取的，其中：所述复合材料包括第一原料微颗粒和生长在所述第一原料微颗粒上的第二原料纳米晶，所述第二原料纳米晶连接构成网状结构；所述第一原料微颗粒包括氧化锡微颗粒、所述第二原料纳米晶包括氧化铟纳米晶，或者所述第一原料微颗粒包括氧化铟微颗粒微颗粒、所述第二原料纳米晶包括氧化锡纳米晶。可选地，第二原料纳米晶包括一维或准一维柱状纳米晶。由以上技术方案可见，本专利技术实施例提供的一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料及其生长方法，以氧化铟或者氧化锡微颗粒为基体，并利用利用热蒸镀的方式在上述微颗粒上原位生长包含另一种材料（氧化锡或者氧化铟）的纳米晶，同时，通过控制生长环境和生长时间使上述纳米晶形成一维或准一维的结构并且相互连通，进而构成氧化铟/氧化锡网状结构复合材料。本专利技术实施例提供的复合材料由两种材料复合而成，具有比单一金属氧化物更多表面活性位点和结构，因此可敏感探测气体种类和灵敏度更高；另外，该材料还具有高比表面积、网状相连结构不团聚、材料有序活性位点多且气敏性能优异，具有很好的工业化前景。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为本专利技术实施例提供的一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种实心氧化锡微颗粒的制备流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种空心氧化锡微颗粒的制备流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种实心氧化锡颗粒基网状In2O3/SnO2复合材料的基本结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种空心氧化锡颗粒基网状In2O3/SnO2复合材料的基本结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的空心氧化锡颗粒基网状In2O3/SnO2复合材料的第一扫描电子显微镜结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的空心氧化锡颗粒基网状In2O3/SnO2复合材料的第二扫描电子显微镜结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和结构的例子。针对单一In2O3或SnO2材料表面活性低，比复合氧化物材料响应速度和灵敏度差，且单纯纳米颗粒易团聚影响气敏性能的发挥等问题。本专利技术实施例给出一种纳米网状结构氧化铟/氧化锡复合氧化物材料及其生长方法。图1为本专利技术实施例提供的一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料的流程示意图。如图1所示，该方法具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料的生长方法，其特征在于，所述方法包括:根据分别将第一原料微颗粒基板置入高温炉腔室中的第二温区，第二原料置入所述高温炉腔室中第一温区的坩埚中，其中，所述第一原料微颗粒包括氧化锡微颗粒、所述第二原料包括掺锡的氧化铟，或者所述第一原料微颗粒包括氧化铟微颗粒、所述第二原料包括掺铟的氧化锡向所述高温炉腔室中通入预设体积的惰性保护气体、或对所述高温炉腔室抽真空使所述高温炉腔室内的真空度到预设值；对所述第一温区和所述第二温区加热，使所述第二原料高温挥发成蒸汽；使所述蒸汽中的金属成分在第一原料微颗粒处冷凝、所述蒸汽中的金属氧化物成分以冷凝在所述第一原料微颗粒上的金属液滴为原位生长纳米晶，直至形成氧化铟/氧化锡网状结构复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种微纳网状结构In2O3/SnO2复合材料的生长方法，其特征在于，所述方法包括:根据分别将第一原料微颗粒基板置入高温炉腔室中的第二温区，第二原料置入所述高温炉腔室中第一温区的坩埚中，其中，所述第一原料微颗粒包括氧化锡微颗粒、所述第二原料包括掺锡的氧化铟，或者所述第一原料微颗粒包括氧化铟微颗粒、所述第二原料包括掺铟的氧化锡向所述高温炉腔室中通入预设体积的惰性保护气体、或对所述高温炉腔室抽真空使所述高温炉腔室内的真空度到预设值；对所述第一温区和所述第二温区加热，使所述第二原料高温挥发成蒸汽；使所述蒸汽中的金属成分在第一原料微颗粒处冷凝、所述蒸汽中的金属氧化物成分以冷凝在所述第一原料微颗粒上的金属液滴为原位生长纳米晶，直至形成氧化铟/氧化锡网状结构复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一原料微颗粒包括第一原料实心微颗粒和/或第一原料空心微颗粒。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一原料微颗粒包括实心氧化锡微颗粒，所述实心氧化锡微颗粒的制备方法包括：配置浓度为0.3～0.8mol/L的锡盐溶液；向所述锡盐溶液中加入NaOH或氨水或其他碱性轻离子盐溶液，调节所述锡盐溶液的PH值在10～12，得到碱性锡盐溶液；对所述碱性锡盐溶液进行搅拌处理后，加入无水乙醇得到锡盐乳浊液；对所述乳浊液依次进行加热、冷却、离心、清洗和干燥处理，得到实心氧化锡微颗粒。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一原料微颗粒包括空心氧化锡微颗粒，所述空心氧化锡微颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37