[发明专利]多孔结构C@三氧化二铁复合纳米材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种C@三氧化二铁复合纳米材料的制备方法及其产品和应用，该方法利用蛋清作为生物模板，在生物模板表面生长α‑FeOOH，利用冷冻干燥技术干燥，可确保蛋清保持其生物结构，然后在惰性气体氛围中高温处理，使蛋清碳化并且α‑FeOOH热分解得到C@α‑Fe₂O₃复合纳米结构。以C@α‑Fe₂O₃复合纳米结构制备的元件，可利用C材料优异的导电性，从而提升其电学性能，该复合材料可用于有毒气体的检测、超级电容器等领域。

技术领域

本发明涉及气敏材料技术领域，具体是指一种C@三氧化二铁复合纳米材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

金属氧化物如Fe₂O₃、ZnO、SnO₂、WO₃等由于具有性能优异、环境友善、资源丰富、价格低廉等优点，是研究较为广泛的气敏材料。通过金属氧化物表面修饰、金属/贵金属掺杂等工艺可提升材料的气敏性能，在气敏传感器领域有非常广泛的应用。

决定半导体气敏材料灵敏度的关键因素包括材料表面与待测气体的反应以及材料的导电性，其中前者决定敏感材料的响应灵敏度，后者可决定材料的能耗。Fe₂O₃作为气体敏感材料一直受到科研界和产业界的关注，但是半导体金属氧化物的导电性能较差，通过与碳材料符合可提升其导电性能，进而提升材料的气体灵敏性。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种C@三氧化二铁复合纳米材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的C@三氧化二铁复合纳米材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种多孔结构C@三氧化二铁复合纳米材料的制备方法，利用蛋清作为生物模板，在生物模板表面生长α-FeOOH，利用冷冻干燥技术干燥，可确保蛋清保持其生物结构，然后在惰性气体氛围中高温热处理，使蛋清碳化并且α-FeOOH热分解得到C@α-Fe₂O₃复合纳米结构，包括如下步骤：

步骤一：取10g蛋清与去离子水混合搅拌，蛋清的浓度为10~40wt%，过滤除去蛋清溶液中的白色絮状物，得到溶液A；

步骤二：按摩尔浓度0.05~0.2mol/L配FeSO₄·7H₂O的水溶液，搅拌30min后，向上述溶液中加入乙二醇，乙二醇与去离子水的体积比为1:1~3，搅拌10min，得到溶液B；

步骤三：将步骤一所得溶液A和步骤二所得溶液B按体积比为1~3:1混合，搅拌30min后将溶液在搅拌状态下加热至40~60 ℃，保持5~10h后将溶液降至室温，将所得产物于-80℃冷冻干燥；将干燥好的样品置于管式炉中，在惰性气体氛围下热处理，研磨得到C@Fe₂O₃复合纳米材料。

步骤三所述的惰性气体为高纯的氮或氩。

步骤三所述的热处理温度为300~350℃保持1.5~2h，450~600℃保持2~3h，升温速度均为1~3℃/min。

本发明还提供了一种多孔结构C@三氧化二铁复合纳米材料，根据上述任一所述方法制备得到。

另外，本发明也提供了上述一种多孔结构C@三氧化二铁复合纳米材料在丙酮气体检测中的应用。