[发明专利]钨钒掺杂铌氧化物的制备方法、钨钒掺杂铌基材料及应用

说明书

本申请涉及一种钨钒掺杂铌氧化物的制备方法、钨钒掺杂铌基材料及应用。该制备方法包括以下步骤：制备包括铌离子、钨离子和钒离子的前驱体溶液；其中，前驱体溶液的pH值为≥10；前驱体溶液中，钨元素的摩尔量相对于钒元素的摩尔量之比值为0.8～1.2，钨元素和钒元素的摩尔量之和相对于铌元素的摩尔量之比值为0.005～0.1；于150℃～200℃将前驱体溶液进行水热反应；进行固液分离收集固体沉淀物，水洗，醇洗，于50℃～100℃干燥；于400℃～500℃对水热反应产物进行煅烧，制得钨钒掺杂铌氧化物。该钨钒掺杂铌氧化物具有较好的气体敏感性，可以实现对乙炔气体的高敏感性和高稳定性响应，可用作气敏材料。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，特别是涉及钨钒掺杂铌氧化物的制备方法、钨钒掺杂铌基材料及应用。

背景技术

乙炔（C₂H₂）是一种具有高可燃性、低闪点和易燃极限的气体，特别是暴露于过热、明火或存在氧化剂的环境中时可能导致灾难性爆炸，对于电气安全造成极大损害。以半导体材料为气敏材料的传感器对乙炔气体的检测难以兼具高敏感型和高稳定性，已经不能适应市场的需求。

发明内容

基于此，本发明的目的包括提供一种钨钒掺杂铌氧化物的制备方法、钨钒掺杂铌基材料及应用。

本申请的第一方面，提供一种钨钒掺杂铌氧化物的制备方法，包括以下步骤：

制备包括铌离子、钨离子和钒离子的前驱体溶液；其中，所述前驱体溶液的pH值为≥10；所述前驱体溶液中，钨元素的摩尔量相对于钒元素的摩尔量之比值为0.5～2，钨元素和钒元素的摩尔量之和相对于铌元素的摩尔量之比值为0.005～0.1；

于150℃～200℃将所述前驱体溶液进行水热反应，生成固体沉淀物；

进行固液分离收集所述固体沉淀物，水洗，醇洗，于50℃～100℃干燥，获得水热反应产物；

于400℃～700℃对所述水热反应产物进行煅烧，制得钨钒掺杂铌氧化物。

在一些实施方式中，所述的制备方法，满足如下特征中的一个或多个：

所述前驱体溶液中的铌离子来自NbCl₅和NbCl₅水合物中的一种或多种；

所述前驱体溶液中的钨离子来自WCl₆和WCl₆水合物中的一种或多种；

所述前驱体溶液中的钒离子来自VCl₅和VCl₅水合物中的一种或多种；

所述前驱体溶液还包括pH调节剂，所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述的制备方法，满足如下特征中的一个或多个：

所述前驱体溶液中，钨元素的摩尔量相对于钒元素的摩尔量之比值为0.5～1.5；

所述前驱体溶液中，钨元素和钒元素的摩尔量之和相对于铌元素的摩尔量之比值为0.01～0.1。

在一些实施方式中，所述的制备方法，满足如下特征中的一个或多个：

所述前驱体溶液的pH值为10～12；

进行所述水热反应的温度为150℃～200℃；

进行所述水热反应的时间为2h～6h；

采用醇类溶剂进行所述醇洗，所述醇类溶剂为乙醇、甲醇和丙醇中的一种或多种；

进行所述干燥的干燥温度为50℃～100℃；

进行所述干燥的干燥时间为15h～25h；

进行所述煅烧的煅烧温度为400℃～700℃；

进行所述煅烧的煅烧时间为2h～5h。