一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于甲醛气体光电传感器材料领域，具体涉及一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料及其制备方法和应用。本发明专利技术将P25均匀分散在Zn

【技术实现步骤摘要】
一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及甲醛气体光电传感器材料领域，具体涉及一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]甲醛是室内环境中最常见的有毒挥发性有机化合物之一，由粘合剂、油漆、墙纸等装修材料排放，即使在非常低的浓度下也对人类构成潜在的健康风险，长期接触低含量的甲醛，会引起慢性呼吸道疾病、鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变、妊娠综合症等疾病，还会引起青少年记忆力和智力下降。因此，开发具有低成本、简单便携的高效精确检测低浓度的甲醛传感器是很有必要的。
[0003]在过去的几十年里，基于金属氧化物n型半导体(SnO2,ZnO,TiO2和CuO)和p型半导体(NiO、CuO)的甲醛气体传感器由于其低成本和操作简单等优势得到了广泛的关注。P25是由锐钛矿二氧化钛(ATiO2)和金红石二氧化钛(RTiO2)(4/1，w/w)组成的，经常被用作光催化剂。由于P25中的两相锐钛矿(101)/金红石(110)会与氧化锌(002)形成异质结，增强了光吸收。特别是与纯的ZnO相比，在形成的异质结中的电子
‑
空穴分离多通道的形成，显著提高了ZnO/P25的电荷分离和光催化性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术的不足，提供具体涉及一种P25掺杂ZnO纳米材料的方法，通过较为简便的方法制备出一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，对甲醛气体具有快速的响应和良好的选择性检测。/>[0005]本专利技术采用的技术方案为：一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，制备方法包括如下步骤：
[0006]1)将P25均匀分散在含有Zn
2+
溶液中，并进行加热，得到混合液；
[0007]2)将步骤1)得到的混合液进行离心洗涤，将获得的固体粉末进行干燥；
[0008]3)将经步骤2)干燥后的样品放在马弗炉中进行煅烧退火，最终获得P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料。
[0009]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，步骤1)中，所述ZnO纳米粒子的形貌，包括但不局限于ZnO纳米线、ZnO纳米片、ZnO纳米花、ZnO纳米球、ZnO纳米纤维、ZnO纳米带中的任意一种或至少两种的组合。
[0010]上的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，所述ZnO纳米粒子的形貌为纳米球。
[0011]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，所述ZnO纳米粒子的结构，包括但不局限于中空、实心、多孔中的任意一种或至少两种的组合。
[0012]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，所述ZnO纳米粒子的结构为中空多孔。
[0013]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，步骤1)中，按摩尔比，P25：ZnO＝
0.5
‑
3:100。
[0014]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，步骤1)中，所述油浴处理的时间为120min，油浴温度为90℃。
[0015]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，步骤2)中，所述干燥的温度为60℃，时间为12h。
[0016]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，步骤3)中，所述煅烧的温度为450℃，时间为120min，升温速率是10℃/min。
[0017]上述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在检测甲醛中的应用。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术中制备的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料对甲醛气体具有良好的选择检测性。
[0020]2、本专利技术中制备的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料对甲醛气体具有较快的响应和恢复检测特性。
[0021]3、本专利技术中制备的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在室温下具有较低的检测下限，可达2ppm。
[0022]4、本专利技术中制备的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料对甲醛气体的检测重复性和稳定性良好。
[0023]5、本专利技术的制备工艺过程简单可控，环境友好，具有实际应用价值。
附图说明
[0024]图1为实施例1制得的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在室温下对不同浓度甲醛气体的实时电流曲线图。
[0025]图2为实施例2制得的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在室温下对不同浓度甲醛气体的实时电流曲线图。
[0026]图3为实施例3制得的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在室温下对不同浓度甲醛气体的实时电流曲线图。
[0027]图4为实施例2制得的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在室温下对UV
‑
LED的稳定性图。
[0028]图5为实施例1、实施例2和实施例3制得的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在室温下对不同浓度甲醛气体的响应度变化趋势图。
[0029]图6为实施例2制得的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料在室温下对等体积的水蒸汽的实时电流曲线图。
[0030]图7为实施例2制得的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料对2ppm甲醛气体响应恢复时间曲线图。
具体实施方式
[0031]实施例中所有ZnO纳米材料均采用市购的ZnO纳米球，其形貌为3D三维中空多孔纳米结构，并且由微球组成。本专利技术中，ZnO纳米材料还可以采用ZnO纳米线、ZnO纳米棒、ZnO纳米片、ZnO纳米带、ZnO纳米环中的一种或两种以上的组合。
[0032]实施例中所有P25均采用市购的纳米材料。
[0033]实施例1
[0034]一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料的制备方法如下：
[0035]1)将一定量的P25粉末和0.9g中空多孔3D纳米球的ZnO粉末(使P25和ZnO的摩尔比为0.5％)溶解在200mL去离子水中，并90℃油浴加热120min，得到混合液；
[0036]2)将步骤1)得到的混合液离心洗涤5次，将得到的固体放在电热鼓风干燥箱中60℃干燥12h；
[0037]3)将经步骤2)干燥后的样品放在马弗炉中450℃煅烧2h，最终获得一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料。
[0038]实施例2
[0039]一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料的制备方法如下：
[0040]1)将一定量的P25粉末和0.9g中空多孔3D纳米球的ZnO粉末(使P25和ZnO的摩尔比为1％)溶解在200mL去离子水中，并90℃油浴加热120min，得到混合液；
[0041]2)将步骤1)得到的混合液离心洗涤5次，将得到的固体放在电热鼓风干燥箱中60℃干燥12h；
[0042]3)将经步骤2)干燥后的样品放在马弗炉中450℃煅烧2h，最终获得一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料。
[0043]实施例3
[0044]一种P25掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)将P25均匀分散在含有Zn
2+
溶液中，并进行加热，得到混合液；2)将步骤1)得到的混合液进行离心洗涤，将获得的固体粉末进行干燥；3)将经步骤2)干燥后的样品放在马弗炉中进行煅烧退火，最终获得P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料。2.根据权利要求1所述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，其特征在于，步骤1)中，所述ZnO纳米粒子的形貌，包括但不局限于ZnO纳米线、ZnO纳米片、ZnO纳米花、ZnO纳米球、ZnO纳米纤维、ZnO纳米带中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求2所述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，其特征在于，所述ZnO纳米粒子的形貌为纳米球。4.根据权利要求2所述的一种P25掺杂ZnO的甲醛光电传感材料，其特征在于，所述ZnO纳米粒子的结构，包括但不局限于中空、实心、多孔中...

【专利技术属性】
技术研发人员：许维国，杨晓松，杨依依，魏凤霖，石会斌，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：