[发明专利]带有准单晶TiO2壳的Fe2O3/TiO2类管状纳米结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种具有对乙醇气体较高敏感性的纳米材料，本发明也涉及一种具有对乙醇气体较高敏感性的纳米材料的制备方法。

背景技术

在纳米材料广泛应用的今天，其具有的独特的性质在各个领域都发挥了重要的作用，尤其在传感器方面，无论是光敏，热敏，磁敏还是气敏，研究学者们都在逐渐的重视纳米材料。

但是单一的纳米结构往往在应用中有着一定的不足，所以近些年来，化学传感器领域的学者们很关注一维的异质纳米结构，因为可以在材料的合成过程中进行操作以改变其敏感性和选择性。比如具有核壳结构且中空的纳米材料，因为其特殊的结构特点，可能会在催化领域，靶向给药系统，以及光子晶体等领域具有潜在的应用前景。

Fe₂O₃纳米材料可以应用在气体传感方面，但是，单纯的Fe₂O₃纳米结构虽然具有一定对乙醇气体的敏感性，但是效果并不理想，在工作温度低于270摄氏度时，其对气体浓度小于等于500ppm时没有任何响应。并且在工作温度为300摄氏度的时候对乙醇气体浓度为500ppm的灵敏度值S也只有1.5左右。所以如何提高Fe₂O₃的响应灵敏度和降低工作温度是目前的主要技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高乙醇气体敏感性的带有准单晶TiO₂壳的Fe₂O₃/TiO₂类管状核壳纳米结构。本发明的目的还在于提供一种操作简单、适合于工业化生产的带有准单晶TiO₂壳的Fe₂O₃/TiO₂类管状核壳纳米结构的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的带有准单晶TiO₂壳的Fe₂O₃/TiO₂类管状纳米结构是按照如下方法制备所得到的带有准单晶TiO₂壳的Fe₂O₃/TiO₂类管状纳米结构：(1)每100毫升水中加入0.05-0.1克Fe₂O₃纳米棒，搅拌使充分分散得Fe₂O₃水溶液；(2)取浓度为0.0325M的Ti(SO₄)₂水溶液45-55毫升，缓慢滴入Fe₂O₃水溶液中，在滴定过程中保持温度为28-32℃，滴定结束后保温搅拌3个小时，然后停止搅拌在室温下静置2个小时，分离，沉淀物用蒸馏水和乙醇清洗，然后在空气中干燥；(3)在360℃下，通入Ar/H₂混合气体处理6个小时，然后自然冷却到室温，继续在空气中加热到500℃处理2个小时，冷却到室温之后再加热到600℃处理2个小时。

本发明的带有准单晶TiO₂壳的Fe₂O₃/TiO₂类管状纳米结构是采用这样的方法来制备的：

(1)每100毫升水中加入0.05-0.1克Fe₂O₃纳米棒，搅拌使充分分散得Fe₂O₃水溶液；

(2)取浓度为0.0325M的Ti(SO₄)₂水溶液45-55毫升，缓慢滴入Fe₂O₃水溶液中，在滴定过程中保持温度为28-32℃，滴定结束后保温搅拌3个小时，然后停止搅拌在室温下静置2个小时，分离，沉淀物用蒸馏水和乙醇清洗，然后在空气中干燥；

(3)在360℃下，通入Ar/H₂混合气体处理6个小时，然后自然冷却到室温，继续在空气中加热到500℃处理2个小时，冷却到室温之后再加热到600℃处理2个小时。

所述滴定用蠕动泵实现，蠕动泵的速度为1.3转/分钟，滴定时间为1-2个小时。