本发明属于新材料制备技术领域，具体涉及一种多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法。
背景技术：
生活中，有毒有害气体往往是微量的，需要较高灵敏性的材料才可以检测出来，半导体金属氧化物由于制作简单，价格相对低廉，是气体传感器最常见的气敏原件主体。半导体金属氧化物的灵敏性与材料的比表面积有很大的关系，比表面积越大材料的灵敏性越好，同时多孔道方便气体在材料内部的传输缩短气体传感器的响应和恢复时间。比表面积大的半导体金属氧化物能够快速有效的检测出易燃易爆、有毒有害和右异味的气体，目前具有较高比表面积和多通道的半导体金属氧化物复合材料仍是提高检测灵敏性的关键技术。
目前复合材料多是一种氧化物合成后再加入到另一种氧化物的金属盐或pt、pd、la等之后再进行复合，这样很难惨杂到晶格中，且很难检测到低浓度的气体。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中存在的气敏复合材料比表面积不高，很难检测到低浓度气体的缺陷，提供一种多孔径可以提高材料比表面积和气敏性的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、取1摩尔质量草酸溶解到一定体积的乙醇溶液中，形成草酸溶液；
步骤2、取0.002-0.2摩尔质量的sncl2.2h2o溶解到一定体积的乙醇溶液中，得到sncl2.2h2o溶液；
步骤3、取0.1-0.4摩尔质量的ni(no3)2.6h2o溶解到去离子水中，形成ni(no3)2.6h2o溶液；
步骤4、将步骤2中得到的sncl2.2h2o溶液滴加到步骤1中得到的草酸溶液中形成混合溶液a；再将步骤3中得到的ni(no3)2.6h2o溶液滴加到混合溶液a中，形成混合溶液b；
步骤5、将混合溶液b倒入转速为5000-8000r/min的超速离心机分离出沉淀物；
步骤6、将沉淀物放入温度为80～100℃的烘箱内烘烤5-24h得到草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体；
步骤7、将上述混合前驱体放入升温速率为2-8℃/min，温度为500-800℃，氧气流量为100-300sccm的管式炉内保温时间为2-8h，得到多孔nio/sno2纳米复合气敏材料。
进一步地，所有材料的混合搅拌通过磁力搅拌器充分搅拌。
进一步地，所述草酸溶液的浓度为0.012-0.056g/ml；所述sncl2.2h2o溶液的浓度为0.018-0.036g/ml；所述ni(no3)2.6h2o溶液的浓度为0.009-0.09g/ml。
进一步地，混合溶液b中ni(no3)2.6h2o与sncl2.2h2o的摩尔质量比为0.2。
进一步地，在步骤1之前，先将烧杯、量筒和磁力搅拌器的转子用无水乙醇冲洗干净，然后放入50℃的烘箱烘干备用。
进一步地，先对混合溶液b进行磁力搅拌60～160min，然后再倒入超速离心机。
进一步地，步骤5中，超速离心机分离出沉淀物后，向超速离心机的离心管内加入无水乙醇对沉淀物进行清洗，然后向离心管内加入去离子水清洗。
进一步地，用无水乙醇清洗3-6次，用去离子水清洗3-6次；且均在超声清洗器内完成清洗。
更进一步地，步骤6中，将沉淀物放入温度为80℃的烘箱内烘烤5-24h。
本发明的一种多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法的有益效果是：本发明先制备出草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体，然后以草酸盐作为牺牲模板，经过高温煅烧分解，分解过程中产生co2达到给材料造孔的作用，增加了复合材料的孔径，同时增加了复合材料的比表面积，提升了复合材料的气敏性。材料的复合在高温煅烧前就已完成，便于材料掺杂到晶格中，不同于传统的物理掺杂。且经过高温煅烧后形成的两种氧化物之间形成p-n节，增加复合材料活性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1的得到的草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体的微观结构图；
图2是本发明实施例1中高温煅烧后得到的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的微观结构图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
一种多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、先将烧杯、量筒和磁力搅拌器的转子用无水乙醇冲洗干净，然后放入50℃的烘箱烘干备用，取1摩尔质量草酸在磁力搅拌作用下溶解到2250ml的乙醇溶液中，形成浓度为0.04g/ml的草酸溶液；
步骤2、取0.05摩尔质量的sncl2.2h2o在磁力搅拌作用下溶解到450ml的乙醇溶液中，得到浓度为0.025g/ml的sncl2.2h2o溶液；
步骤3、取0.25摩尔质量的ni(no3)2.6h2o在磁力搅拌作用下溶解到1812.5ml去离子水中，形成浓度为0.04g/ml的ni(no3)2.6h2o溶液；
步骤4、将步骤2中得到的sncl2.2h2o溶液在磁力搅拌下滴加到步骤1中得到的草酸溶液中形成混合溶液a；再将步骤3中得到的ni(no3)2.6h2o溶液再磁力搅拌下滴加到混合溶液a中，形成混合溶液b；用保鲜膜盖住上述装有混合溶液b的烧杯，在室温下用磁力搅拌器搅拌60-160min，在此过程中sncl2.2h2o和ni(no3)2.6h2o与草酸反应生成草酸镍和草酸亚锡的复合物。
步骤5、将上述磁力搅拌或的混合溶液b倒入转速为7000r/min的超速离心机分离出沉淀物；然后向超速离心机的离心管内加入无水乙醇在超声清洗器里清洗3-6次，然后再向离心管内加入去离子水在超声清洗器里清洗3-6次。
步骤6、将上述清洗好的沉淀物放入温度为80℃的烘箱内烘烤10h，就得到了草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体，如图1所示，此时的前驱体的混合物比较紧密没有孔结构。
步骤7、将上述制备好的混合前驱体放入升温速率为5℃/min，温度为500-800℃，氧气流量为200sccm的管式炉内保温时间为4h，得到多孔nio/sno2纳米复合气敏材料，纳米复合气敏材料中氧化镍和氧化亚锡的摩尔质量比为0.2。在此过程中草酸镍和草酸亚锡分解产生co2，生成nio/sno2的复合物，如图2所示，合成后的半导体金属氧化物nio/sno2具有多孔结构，结构相对松散。
实施例2
一种多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、先将烧杯、量筒和磁力搅拌器的转子用无水乙醇冲洗干净，然后放入50℃的烘箱烘干备用，取1摩尔质量草酸在磁力搅拌作用下溶解到1607ml的乙醇溶液中，形成浓度为0.056g/ml的草酸溶液；
步骤2、取0.002摩尔质量的sncl2.2h2o在磁力搅拌作用下溶解到12.5ml的乙醇溶液中，得到浓度为0.036g/ml的sncl2.2h2o溶液；
步骤3、取0.1摩尔质量的ni(no3)2.6h2o在磁力搅拌作用下溶解到322ml去离子水中，形成浓度为0.09g/ml的ni(no3)2.6h2o溶液；
步骤4、将步骤2中得到的sncl2.2h2o溶液在磁力搅拌下滴加到步骤1中得到的草酸溶液中形成混合溶液a；再将步骤3中得到的ni(no3)2.6h2o溶液再磁力搅拌下滴加到混合溶液a中，形成混合溶液b；用保鲜膜盖住上述装有混合溶液b的烧杯，在室温下用磁力搅拌器搅拌60-160min，在此过程中sncl2.2h2o和ni(no3)2.6h2o与草酸反应生成草酸镍和草酸亚锡的复合物。
步骤5、将上述磁力搅拌或的混合溶液b倒入转速为8000r/min的超速离心机分离出沉淀物；然后向超速离心机的离心管内加入无水乙醇在超声清洗器里清洗3-6次，然后再向离心管内加入去离子水在超声清洗器里清洗3-6次。
步骤6、将上述清洗好的沉淀物放入温度为100℃的烘箱内烘烤5h，就得到了草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体。
步骤7、将上述制备好的混合前驱体放入升温速率为8℃/min，温度为500-800℃，氧气流量为300sccm的管式炉内保温时间为8h，得到多孔nio/sno2纳米复合气敏材料，纳米复合气敏材料中氧化镍和氧化亚锡的摩尔质量比为0.02。
实施例3
一种多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、先将烧杯、量筒和磁力搅拌器的转子用无水乙醇冲洗干净，然后放入50℃的烘箱烘干备用，取1摩尔质量草酸在磁力搅拌作用下溶解到7500ml的乙醇溶液中，形成浓度为0.012g/ml的草酸溶液；
步骤2、取0.2摩尔质量的sncl2.2h2o在磁力搅拌作用下溶解到2500ml的乙醇溶液中，得到浓度为0.018g/ml的sncl2.2h2o溶液；
步骤3、取0.4摩尔质量的ni(no3)2.6h2o在磁力搅拌作用下溶解到12888ml去离子水中，形成浓度为0.009g/ml的ni(no3)2.6h2o溶液；
步骤4、将步骤2中得到的sncl2.2h2o溶液在磁力搅拌下滴加到步骤1中得到的草酸溶液中形成混合溶液a；再将步骤3中得到的ni(no3)2.6h2o溶液再磁力搅拌下滴加到混合溶液a中，形成混合溶液b；用保鲜膜盖住上述装有混合溶液b的烧杯，在室温下用磁力搅拌器搅拌60-160min，
步骤5、将上述磁力搅拌或的混合溶液b倒入转速为5000r/min的超速离心机分离出沉淀物；然后向超速离心机的离心管内加入无水乙醇在超声清洗器里清洗3-6次，然后再向离心管内加入去离子水在超声清洗器里清洗3-6次。
步骤6、将上述清洗好的沉淀物放入温度为90℃的烘箱内烘烤24h，就得到了草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体。
步骤7、将上述制备好的混合前驱体放入升温速率为2℃/min，温度为500-800℃，氧气流量为100sccm的管式炉内保温时间为2h，得到多孔nio/sno2纳米复合气敏材料，纳米复合气敏材料中氧化镍和氧化亚锡的摩尔质量比为0.5。
本发明先制备出草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体，然后以草酸盐作为牺牲模板，经过高温煅烧分解，分解过程中产生co2达到给材料造孔的作用，增加了复合材料的孔径，同时增加了复合材料的比表面积，提升了复合材料的气敏性。材料的复合在高温煅烧前就已完成，便于材料掺杂到晶格中，不同于传统的物理掺杂。且经过高温煅烧后形成的两种氧化物之间形成p-n节，增加复合材料活性。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
1.一种多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、取1摩尔质量草酸溶解到一定体积的乙醇溶液中，形成草酸溶液；
步骤2、取0.002-0.2摩尔质量的sncl2.2h2o溶解到一定体积的乙醇溶液中，得到sncl2.2h2o溶液；
步骤3、取0.1-0.4摩尔质量的ni(no3)2.6h2o溶解到去离子水中，形成ni(no3)2.6h2o溶液；
步骤4、将步骤2中得到的sncl2.2h2o溶液滴加到步骤1中得到的草酸溶液中形成混合溶液a；再将步骤3中得到的ni(no3)2.6h2o溶液滴加到混合溶液a中，形成混合溶液b；
步骤5、将混合溶液b倒入转速为5000-8000r/min的超速离心机分离出沉淀物；
步骤6、将沉淀物放入温度为80～100℃的烘箱内烘烤5-24h得到草酸镍和草酸亚锡的混合前驱体；
步骤7、将上述混合前驱体放入升温速率为2-8℃/min，温度为500-800℃，氧气流量为100-300sccm的管式炉内保温时间为2-8h，得到多孔nio/sno2纳米复合气敏材料。
2.根据权利要求1所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：所有材料的混合搅拌通过磁力搅拌器充分搅拌。
3.根据权利要求1所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：所述草酸溶液的浓度为0.012-0.056g/ml；所述sncl2.2h2o溶液的浓度为0.018-0.036g/ml；所述ni(no3)2.6h2o溶液的浓度为0.009-0.09g/ml。
4.根据权利要求1所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：混合溶液b中ni(no3)2.6h2o与sncl2.2h2o的摩尔质量比为0.2。
5.根据权利要求2所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：在步骤1之前，先将烧杯、量筒和磁力搅拌器的转子用无水乙醇冲洗干净，然后放入50℃的烘箱烘干备用。
6.根据权利要求1所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：先对混合溶液b进行磁力搅拌60～160min，然后再倒入超速离心机。
7.根据权利要求1所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：步骤5中，超速离心机分离出沉淀物后，向超速离心机的离心管内加入无水乙醇对沉淀物进行清洗，然后向离心管内加入去离子水清洗。
8.根据权利要求7所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：用无水乙醇清洗3-6次，用去离子水清洗3-6次；且均在超声清洗器内完成清洗。
9.根据权利要求1所述的多孔nio/sno2纳米复合气敏材料的制备方法，其特征在于：步骤6中，将沉淀物放入温度为80℃的烘箱内烘烤5-24h。
技术总结