氧化铜微球结构、硫化氢气体传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化铜微球结构、H

Copper oxide microsphere structure, hydrogen sulfide gas sensor and its preparation method

The invention provides a copper oxide microsphere structure, H

【技术实现步骤摘要】
氧化铜微球结构、硫化氢气体传感器及其制备方法
本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种氧化铜微球结构、硫化氢气体传感器及其制备方法。
技术介绍
H2S广泛存在于工业制造和农业活动中，是一种易燃的有剧毒和腐蚀性的无色气体，低浓度时有臭鸡蛋气味，高浓度的H2S会麻痹嗅觉神经反而导致人闻不到气味。因此，设计一种制作成本低，制取方便，灵敏度高，选择性好的H2S传感器是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种氧化铜微球结构、硫化氢气体传感器及其制备方法，以提高对H2S的选择性和灵敏度。为了达到上述目的，本专利技术采用以下方案实现：第一方面，提供了一种氧化铜微球结构，包括：自组装形成的多个条状单元；其中，各所述条状单元的第一边均沿同一球体的径向辐射延伸，形成总体外轮廓为球形的一体结构；至少部分数量的所述条状单元的第二边方向均顺应同一流线；所述条状单元的第一边的方向垂直于其第二边的方向；所述氧化铜纳米结构为单斜晶系氧化铜材质。一个实施例中，所述第一边为长边，所述第二边为宽边；所述条状单元的长边尺寸大于其宽边尺寸，其宽边尺寸大于其厚度尺寸。一个实施例中，第二边方向顺应同一流线的相邻两个条状单元的外端之间的间隙尺寸小于所述两个条状单元各自的外端的第二边的尺寸。一个实施例中，所述总体外轮廓的直径范围为12～18μm，所述第一边的尺寸范围为180nm～1μm，所述第二边的尺寸范围为70～440nm。一个实施例中，所述氧化铜微球结构的外围由所述条状单元构成。第二方面，提供了一种氧化铜制备方法，用于制备上述实施例所述的氧化铜微球结构，所述方法包括：制备具有第一浓度的铜盐溶液；将设定体积比的所述铜盐溶液和氨水进行混合，得到蓝色澄清溶液；向所述蓝色澄清溶液中添加氢氧化钠，使其中钠离子达到第二浓度；使添加氢氧化钠后的溶液在设定水热温度进行水热反应并持续设定时长；收集水热反应的产物，得到氧化铜微球结构。一个实施例中，所述第一浓度的范围为0.2mol/L～0.5mol/L；铜盐溶液和氨水的设定体积比为5:1～1:1；所述第二浓度的范围为0.23mol/L～0.72mol/L；所述设定水热温度的范围为165℃～240℃；所述设定时长的范围为21h～36h。一个实施例中，制备具有第一浓度的铜盐溶液，包括：根据第一浓度向去离子水中添加相应量的可溶性铜盐，并搅拌溶解，得到具有第一浓度的铜盐溶液；将设定体积比的所述铜盐溶液和氨水进行混合，得到蓝色澄清溶液，包括：按设定体积比在铜盐溶液中缓慢添加氨水，并磁力搅拌，得到蓝色澄清溶液；使添加氢氧化钠后的溶液在设定水热温度进行水热反应并持续设定时长，包括：将添加氢氧化钠后的溶液转移至含聚四氟乙烯内衬的水热釜中，设置所述水热釜的水热反应温度为设定水热温度，并保持设定时长；收集水热反应的产物，得到氧化铜微球结构，包括：在水热反应后的液体自然降至室温后，对水热反应后的液体进行离心处理以收集产物，其中，在离心处理期间利用去离子水清洗和利用无水乙醇清洗；将收集的产物放在干燥箱中进行干燥，得到氧化铜微球结构。第三方面，提供了一种硫化氢气体传感器，包含电极片，所述电极片的表面涂覆有包含上述实施例所述氧化铜微球结构的粉末。第四方面，提供了一种气体传感器制备方法，包括：将包含上述实施例所述氧化铜微球结构的粉末和乙醇放置在研钵中，研磨均匀形成浆液；将所述浆液均匀涂覆在气体传感器电极片表面，待电极片表面自然干燥，得到气体传感器。本专利技术的氧化铜微球结构、氧化铜制备方法、硫化氢气体传感器及气体传感器制备方法，能够极大地提高对H2S的选择性和灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1是本专利技术一实施例的氧化铜微球结构的扫描电子显微镜图像；图2是本专利技术一实施例的氧化铜制备方法的流程示意图；图3是本专利技术一实施例的CuO微球的扫描电子显微镜图像；图4是本专利技术一实施例的CuO微球的X射线衍射谱图；图5是本专利技术一实施例的基于分级结构的CuO微球制成的传感器对不同气体的灵敏度图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。图1是本专利技术一实施例的氧化铜微球结构的扫描电子显微镜图像。参见图1，一些实施例的氧化铜微球结构，包括：自组装形成的多个条状单元101。其中，各所述条状单元101的第一边均沿同一球体的径向102辐射延伸，形成总体外轮廓为球形103的一体结构；至少部分数量的所述条状单元101的第二边方向均顺应同一流线104；所述条状单元101的第一边的方向垂直于其第二边的方向；所述氧化铜纳米结构为单斜晶系氧化铜材质。其中，所述第一边可为长边，则所述第二边可为宽边。所述条状单元101的长边尺寸大于其宽边尺寸，其宽边尺寸大于其厚度尺寸。在其他实施例中，所述第一边可能为宽边，则所述第二边可能为长边。所述第一边的外端，即露出来的一端，端面可以为平滑矩形，垂直于长边和宽边形成的长条状面。第二边方向顺应同一流线104的相邻两个条状单元101的外端之间的间隙尺寸小于所述两个条状单元101各自的外端的第二边的尺寸。换句话说，顺应同一流线104的相邻两个条状单元101的第二边方向(如宽边方向)近似平行，近似平行的条形面之间的间隙尺寸较小，甚至小于该条状单元的第二边的尺寸大小。在此情况下，条状单元分布较为密集。进一步地，第二边方向顺应同一流线104的相邻两个条状单元101的外端之间的间隙尺寸小于所述两个条状单元101各自的外端的第三边(如厚度)的尺寸。其他实施例中，在条状单元分布没那么密集的情况下，相邻条状单元之间的间隙可能大于条状单元的宽边尺寸大小。所述总体外轮廓的直径范围可以为10～12μm、12～18μm或18～20μm，例如，为11μm、15μm或19μm左右。所述第一边的尺寸范围可以为180nm～1μm，例如，为400nm、500nm或700nm左右。所述第二边的尺寸范围可以为70～440nm，例如，为100nm、200nm、300nm或400nm左右。其中，氧化铜微球结构中的条状单元不一定均具有相同的尺寸，其长边、宽边、厚度可能至少有一个互不相同。所以，上述总体外轮廓可以是指基本能够囊括氧化铜微球结构的球形轮廓，例如，露出该总体外轮廓外的条状单元的数量占条状单元总数量的0.2％～5％。另外，条状单元可以是氧化铜微球结构的主要组成部分，但不可避免地可能包含个别其他形状的微结构单元。当然，一些情况下，自组装的条件较为适宜，可以使得所述氧化铜微球结构的外围由所述条状单元构成。其中，氧化铜微球结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化铜微球结构，其特征在于，包括：自组装形成的多个条状单元；/n其中，各所述条状单元的第一边均沿同一球体的径向辐射延伸，形成总体外轮廓为球形的一体结构；至少部分数量的所述条状单元的第二边方向均顺应同一流线；所述条状单元的第一边的方向垂直于其第二边的方向；所述氧化铜纳米结构为单斜晶系氧化铜材质。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化铜微球结构，其特征在于，包括：自组装形成的多个条状单元；
其中，各所述条状单元的第一边均沿同一球体的径向辐射延伸，形成总体外轮廓为球形的一体结构；至少部分数量的所述条状单元的第二边方向均顺应同一流线；所述条状单元的第一边的方向垂直于其第二边的方向；所述氧化铜纳米结构为单斜晶系氧化铜材质。


2.如权利要求1所述的氧化铜微球结构，其特征在于，所述第一边为长边，所述第二边为宽边；所述条状单元的长边尺寸大于其宽边尺寸，其宽边尺寸大于其厚度尺寸。


3.如权利要求1所述的氧化铜微球结构，其特征在于，第二边方向顺应同一流线的相邻两个条状单元的外端之间的间隙尺寸小于所述两个条状单元各自的外端的第二边的尺寸。


4.如权利要求1所述的氧化铜微球结构，其特征在于，所述总体外轮廓的直径范围为12～18μm，所述第一边的尺寸范围为180nm～1μm，所述第二边的尺寸范围为70～440nm。


5.如权利要求1至4任一项所述的氧化铜微球结构，其特征在于，所述氧化铜微球结构的外围由所述条状单元构成。


6.一种氧化铜制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至5任一项所述的氧化铜微球结构，所述方法包括：
制备具有第一浓度的铜盐溶液；
将设定体积比的所述铜盐溶液和氨水进行混合，得到蓝色澄清溶液；
向所述蓝色澄清溶液中添加氢氧化钠，使其中钠离子达到第二浓度；
使添加氢氧化钠后的溶液在设定水热温度进行水热反应并持续设定时长；
收集水热反应的产物，得到氧化铜微球结构。


7.如权利要求6所述的氧化铜制备方法，其特征在于，
所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙发哲，黄祖臻，王小梅，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37