[发明专利]同型(n-n)异质结构的SnO2/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种同型(n‑n)异质结构的SnO₂/ZnO纳米复合纤维材料及其制备方法和应用。本发明设计一种具有新型结构的纳米复合纤维材料，通过原料合理配比，利用静电纺丝法和低温水浴两步法，在中空多级结构的SnO₂纳米纤维上均匀生长ZnO纳米棒，获得了具有中空结构的同型(n‑n)异质结构的SnO₂/ZnO纳米复合纤维材料，使SnO₂和ZnO取长补短，发挥协同作用，克服了单一金属氧化物在气体传感器领域应用受限的缺陷。金红石结构的SnO₂和六方晶系纤锌矿型结构的ZnO使该复合材料的气敏感性显著提高，特别是对丙酮和氨气的响应更好本发明纳米复合纤维材料制备工艺简单，原料廉价易得，适合大规模生产。

主权项

1.一种同型(n‑n)异质结构的SnO2/ZnO纳米复合纤维材料的制备方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：S1将SnCl2·2H2O、乙醇和DMF充分混合制成Sn盐的纺丝前驱液，以PVP为有机溶剂，采用静电纺丝法得到白色纸片状中间产物，经600℃高温含氧煅烧，得到中空多级结构的SnO2纳米纤维；静电纺丝过程，高压电源调置24kV ，纺丝箱内温度为22℃，湿度为40％RH；SnCl2·2H2O与PVP的质量比为(0.5～1.1)：(0.5～1.5)；乙醇与SnCl2·2H2O的配比为(2～6)mL ：(0.3～1)g；DMF和乙醇的体积比为(0.5～0.8)：1；S2将SnO2纳米纤维研磨成粉末，加入乙醇稀释调成糊状，旋涂于载玻片上0.1～0.5mm，于200～250℃干燥箱干燥0.5～1.5小时，将0.02～0.06mol/L的乙酸锌乙醇溶液均匀滴在SnO2纳米纤维表面上，置于200～250℃干燥箱内干燥30～40分钟，使SnO2纳米纤维上生长ZnO种子，将已干燥好的涂有生长ZnO种子的SnO2纳米纤维载玻片浸入硝酸锌和六次四基四胺的混合水溶液中，硝酸锌与六次四基四胺的浓度比为1:1，每1升水中加入55mmol～58mmol硝酸锌或六次四基四胺，于80～100℃恒温水浴生长4～7小时，抽取玻璃片，于40～60℃干燥2～4小时，得到同型(n‑n)异质结构的SnO2/ZnO的复合纳米材料。