[发明专利]一种多级结构纳米In2O3/石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料及其制备方法和应用，多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料，其结构为砖状结构。本发明还提供了多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料的制备方法，可溶于乙二醇的铟盐和还原氧化石墨烯与沉淀剂氨水在微波加热条件下在乙二醇溶液和氨水蒸气所形成的气‑液界面进行化学反应，反应产物被不断翻滚的乙二醇溶液带走，新的产物继续产生。本发明具有如下优点：采用微波气‑液界面方法所制备的纳米In₂O₃/石墨烯原始纳米颗粒小而均一，而再由这些原始纳米颗粒部分自组装成砖状纳米结构，该多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料对氮氧化物气体在100℃有较好的气敏性能，选择性好。

技术领域

本发明涉及新型氮氧化物气敏材料及其制备和应用，具体涉及一种多级结构纳米In₂O₃/ 石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

作为空气污染物的氮氧化物(NO_x)常指NO和NO₂的混合气体。氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会更易遭受氮氧化物的影响。对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物也是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并能使大气能见度降低。另外，氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的主要成分。因此，研究和开发新的氮氧化物气敏材料及其气敏传感器非常必要。目前在氮氧化物的气敏材料上研究报道也有不少，比如最近的采用纺丝方法制备异质结NO_x气敏材料(Shuang Xu,Jun Gao,Linlin Wang,Kan Kan,Yu Xie,Pei KangShen,Li Li and Keying Shi.Role of the Heterojunctions in In₂O₃-composited SnO₂Nanorods Sensor and Their Remarkable Gas-Sensing Performance for NOx at Roomtemperature.2015,Nanoscale, DOI:10.1039/C5NR03796D)，工作温度可以降到室温，但该工艺采用纺丝技术对设备控制参数要求高，不易控制。本发明采用在传统溶剂热方法的基础上，改为在反应釜内部加入隔离装置，将反应物和沉淀剂分开，待微波加热后，沉淀剂气体在溶剂表面形成接触界面并进行快速气-液界面反应，生成均一的反应产物，该方法反应产物均一，粒度小，可控，成本低，环境友好。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

本发明的技术方案是：一种多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料，其结构为砖状结构。

本发明的进一步改进包括：

多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料中石墨烯含量为总重量的0.05-0.20％。

所述的一种多级结构纳米In₂O₃/石墨烯复合材料，其结构如附图1的扫描电子显微镜图所示，其XRD光谱图如图2所示。

纳米In₂O₃在还原氧化石墨烯表面进行原位生长形成In₂O₃/石墨烯纳米颗粒，In₂O₃/石墨烯纳米颗粒再部分自组装生成规则的砖状结构。