本發(fā)明屬于氣敏材料，具體涉及一種wo3-fevo4氣敏材料制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、no2是一種具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，不僅能形成酸雨造成環(huán)境破壞，還能對人和動(dòng)物的呼吸系統(tǒng)造成潛在危害。因此，開發(fā)高靈敏度、低成本、免維護(hù)的no2監(jiān)測技術(shù)十分必要。目前氣體傳感器是檢測這些氣體的最便捷方法，為了探索氣體傳感器，必須要開發(fā)高性能的氣敏材料。

2、在氣體傳感領(lǐng)域，wo3作為n型半導(dǎo)體傳感器具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和靈敏度，可以低成本檢測環(huán)境中有毒的氧化性和還原性氣體；但是在應(yīng)用中，氣體傳感器需要具備靈敏度高和操作溫度低的特性，單一的金屬氧化物半導(dǎo)體很難滿足上述要求；公開號為cn202310319394的中國專利文獻(xiàn)，公開了一種wo3/sno2氣敏材料檢測三甲胺氣體方法，該發(fā)明使用兩步水熱法制得wo3/sno2復(fù)合敏感材料，利用wo3和sno2之間所形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高對三甲胺氣體的檢測能力，當(dāng)工作溫度為250℃條件下，濃度為10ppm三甲胺氣體的靈敏度達(dá)到14.4，雖然獲得了相對較高的靈敏度，但是工作溫度相對較高，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種wo3-fevo4氣敏材料，通過制備n-n異質(zhì)結(jié)，可以增強(qiáng)氣敏材料的電子傳輸效率和表面的反應(yīng)活性位點(diǎn)，增強(qiáng)氣體分子在氣敏材料表面的反應(yīng)，從而提高氣敏材料的整體性能。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種wo3-fevo4氣敏材料，包括納米棒狀的wo3以及附著于其上的納米顆粒狀的fevo4；所述納米顆粒狀的fevo4和納米棒狀的wo3呈n-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)；所述納米顆粒狀的fevo4與納米棒狀的wo3的摩爾比為1:5～16。

4、優(yōu)選地，納米顆粒狀的fevo4與納米棒狀的wo3的摩爾比為1:11。

5、本發(fā)明提供了上述wo3-fevo4氣敏材料的制備方法，包括如下步驟：

6、s1.將na2wo4·2h2o和nacl溶于去離子水中，加入濃鹽酸調(diào)節(jié)其ph，連續(xù)攪拌，進(jìn)行水熱反應(yīng)，將沉淀物離心、干燥，得到納米棒狀的wo3氣敏材料；

7、s2.將納米棒狀的wo3氣敏材料溶于去離子水中，得到溶液a；將nh4vo3和fe(no3)3·9h2o溶解在去離子水中，得到溶液b；將溶液b慢慢倒入溶液a中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，將沉淀物離心、干燥、煅燒，得到wo3-fevo4氣敏材料。

8、優(yōu)選地，步驟s1中，na2wo4·2h2o和nacl的摩爾比為1:4～6；調(diào)節(jié)ph值為1～2；連續(xù)攪拌時(shí)間為3～5h；水熱溫度為160～180℃，水熱時(shí)間為20～24h；干燥溫度為60～80℃，時(shí)間為8～12h。

9、優(yōu)選地，步驟s2中，nh4vo3、fe(no3)3·9h2o和納米棒狀的wo3氣敏材料的摩爾比為1:1:5～16；水熱溫度為160～200℃，水熱時(shí)間為4～6h；干燥溫度為60～80℃，時(shí)間為8～12h；煅燒溫度為400～600℃，煅燒時(shí)間為2～4h。

10、本發(fā)明還提供了一種將wo3-fevo4氣敏材料用于no2氣體檢測的技術(shù)方案。

11、有益效果

12、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果：

13、（1）本發(fā)明提供的wo3-fevo4氣敏材料，納米棒狀的wo3具有良好的導(dǎo)電性以及較大的比表面積，增強(qiáng)了wo3-fevo4氣敏材料的導(dǎo)電性能，為no2氣體分子吸附在材料表面，提供了更多的活性位點(diǎn)；納米顆粒狀的fevo4具有的獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)，可以促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移來增強(qiáng)wo3-fevo4氣敏材料表面的氣體反應(yīng)，從而提高了wo3-fevo4氣敏材料對no2氣體的響應(yīng)能力。

14、（2）本發(fā)明提供的wo3-fevo4氣敏材料，納米棒狀的wo3和納米顆粒狀的fevo4合成的n-n異質(zhì)結(jié)，可以促進(jìn)兩種材料接觸面上的載流子流動(dòng)，提高空穴和電子的分離能力，增強(qiáng)電子傳輸效率，從而降低了wo3-fevo4氣敏材料對no2氣體檢測的工作溫度。

15、（3）本發(fā)明提供的wo3-fevo4氣敏材料，納米顆粒狀的fevo4對no2氣體較強(qiáng)的吸附能力以及納米棒狀的wo3和納米顆粒狀的fevo4合成的n-n異質(zhì)結(jié)增強(qiáng)了電子傳輸能力，從而促進(jìn)了wo3-fevo4氣敏材料的表面no2氣體反應(yīng)，增強(qiáng)了wo3-fevo4氣敏材料的選擇性能，使得wo3-fevo4氣敏材料對no2氣體的響應(yīng)要遠(yuǎn)大于對其他氣體的響應(yīng)。

16、（4）本發(fā)明提供的wo3-fevo4氣敏材料制備方法，采用水熱法一步合成納米棒狀的wo3和wo3-fevo4氣敏材料，制備方法簡單、綠色環(huán)保，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

17、（5）本發(fā)明提供的wo3-fevo4氣敏材料，在117℃下對5ppmno2氣體響應(yīng)可達(dá)38.7，并且選擇性能優(yōu)異，抗干擾能力強(qiáng)，具有較大的市場發(fā)展前景。

技術(shù)特征：

1.一種wo3-fevo4氣敏材料，其特征在于：包括納米棒狀的wo3以及附著于其上的納米顆粒狀的fevo4；所述納米顆粒狀的fevo4和納米棒狀的wo3呈n-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)；所述納米顆粒狀的fevo4與納米棒狀的wo3的摩爾比為1:5～16。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的wo3-fevo4氣敏材料，其特征在于：納米顆粒狀的fevo4與納米棒狀的wo3的摩爾比為1:11。

3.一種如權(quán)利要求1所述wo3-fevo4氣敏材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述wo3-fevo4氣敏材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，na2wo4·2h2o和nacl的摩爾比為1:4～6；調(diào)節(jié)ph值為1～2；連續(xù)攪拌時(shí)間為3～5h；水熱反應(yīng)溫度為160～180℃，時(shí)間為20～24h；干燥溫度為60～80℃，時(shí)間為8～12h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述wo3-fevo4氣敏材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，nh4vo3、fe(no3)3·9h2o和納米棒狀的wo3的摩爾比為1:1:5～16，水熱反應(yīng)溫度為160～200℃，時(shí)間為4～6h；干燥溫度為60～80℃，時(shí)間為8～12h；煅燒溫度為400～600℃，時(shí)間為2～4h。

6.一種如權(quán)利要求1所述wo3-fevo4氣敏材料的應(yīng)用，其特征在于，將所述的wo3-fevo4氣敏材料應(yīng)用于no2氣體檢測。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種WO<subgt;3</subgt;?FeVO<subgt;4</subgt;氣敏材料的制備方法及其應(yīng)用，屬于氣敏材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的WO<subgt;3</subgt;?FeVO<subgt;4</subgt;氣敏材料，包括納米顆粒狀的FeVO<subgt;4</subgt;和納米棒狀的WO<subgt;3</subgt;，所述納米顆粒狀的FeVO<subgt;4</subgt;附著在納米棒狀的WO<subgt;3</subgt;上面，n?n異質(zhì)結(jié)改善了材料的導(dǎo)電性能，并且可以提供更多的活性位點(diǎn)來促進(jìn)材料表面的反應(yīng)，從而增強(qiáng)氣體傳感性能。本發(fā)明制備方法簡單、綠色環(huán)保，制備的氣敏材料對NO<subgt;2</subgt;氣體檢測性能優(yōu)異，具有較大的市場發(fā)展前景。

技術(shù)研發(fā)人員：徐智,張樂鑒,李熠豪,石林,耿德敏,王怡,王鵬越
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東?；瘓F(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14