本申請涉及氣體傳感領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣敏材料bi2moo6的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、乙醇是一種易揮發(fā)、無色透明的液體，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療等領(lǐng)域。長期接觸高濃度的乙醇會刺激呼吸道、鼻腔、口腔和黏膜。更嚴(yán)重的情況下還會引起肝炎并影響大腦，導(dǎo)致各種神經(jīng)和心理疾病。因此，在工業(yè)生產(chǎn)和生活中都需要對乙醇以及乙醇的濃度進(jìn)行靈敏檢測。

2、常見的乙醇?xì)饷舨牧嫌衧no2、zno、tio2、fe2o3等金屬氧化物半導(dǎo)體，它們的選擇性較差，容易受到其他氣體干擾，且工作溫度較高，在低溫下的靈敏度較差。作為三元金屬氧化物半導(dǎo)體bi2moo6的選擇性較好，但是，氣體分子不易吸附在其表面，使得氣敏材料與氣體分子的作用強度較小，從而氣敏響應(yīng)較小，靈敏度較差。一般地，會通過提升氣敏材料的工作溫度提升探測靈敏度，然而，較高的溫度會使得功耗增加，還會影響傳感器的穩(wěn)定性和壽命。

3、綜上所述，現(xiàn)有氣敏材料的響應(yīng)強度較小，探測靈敏度較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氣敏材料bi2moo6的制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中氣敏材料的響應(yīng)強度較小，探測靈敏度較低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本申請?zhí)峁┮环N氣敏材料bi2moo6的制備方法，該方法包括如下步驟：

4、步驟1，將鉍源粉末、鉬源粉末、表面活性劑一起加入去離子水，進(jìn)行攪拌，得到懸浮液；

5、步驟2，在懸浮液中加入調(diào)節(jié)劑，將懸浮液的ph值調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)ph值；

6、步驟3，將步驟2得到的溶液置于高壓反應(yīng)釜中，在預(yù)設(shè)溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)持續(xù)預(yù)設(shè)時間，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；

7、步驟4，對反應(yīng)后的產(chǎn)物依次進(jìn)行洗滌、離心、干燥、煅燒，得到粉末狀的bi2moo6氣敏材料。

8、進(jìn)一步地，鉍源粉末為bi(no3)3﹒5h2o，鉬源粉末為na2moo4﹒2h2o。

9、更進(jìn)一步地，表面活性劑為無水檸檬酸、l-酒石酸、乙二胺四乙酸中的一種。

10、更進(jìn)一步地，鉍源粉末、鉬源粉末、表面活性劑、去離子水的比例為1.669g:0.421g:0.2mmol:80ml。

11、更進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)劑為濃度1mol/l的氫氧化鈉，預(yù)設(shè)ph值為2。

12、更進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)溫度為160℃-170℃，預(yù)設(shè)時間為10-12h。

13、更進(jìn)一步地，步驟4中，干燥的溫度為60℃。

14、更進(jìn)一步地，步驟4中，煅燒的溫度為450℃，煅燒的時間為5h。

15、本申請還提供了一種氣敏材料bi2moo6的應(yīng)用，氣敏材料bi2moo6用于乙醇?xì)怏w的探測。

16、進(jìn)一步地，將氣敏材料bi2moo6制成漿料，漿料涂覆在鉑電極陶瓷片上得到傳感膜，退火后，得到乙醇?xì)怏w傳感器件，將傳感器件置于待檢測環(huán)境中，實現(xiàn)對待檢測環(huán)境中乙醇?xì)怏w的檢測。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

18、bi2moo6是一種三元金屬氧化物半導(dǎo)體材料，具有典型的aurivillius型結(jié)構(gòu)，由[bi2o2]2+層和[moo6]八面體層組成，這種分層結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生內(nèi)部電場，內(nèi)部電場會促進(jìn)電荷的分離與轉(zhuǎn)移，也就是，獨特的層間結(jié)構(gòu)有利于電荷分離和轉(zhuǎn)移，從而氣敏性能較好。在表面活性劑的作用下，氣敏材料bi2moo6由隨機聚集的微小納米片組成的介孔結(jié)構(gòu)，平均孔徑約為3nm，微小納米片結(jié)構(gòu)，尺寸在50-300nm，具有較大的比表面積，最高達(dá)到25.430m2.g-1，增大了氣敏材料的比表面積，使得表面的活性位點增多，從而與待檢測乙醇?xì)怏w的相互作用較強，響應(yīng)強度較大，探測靈敏度較高，氣敏性能提升。

19、用0.2mmol的l-酒石酸(ta)制備的bi2moo6在200℃下對100ppm乙醇的響應(yīng)值高達(dá)118，實際檢測限低至20ppb(靈敏度為4.13)，能夠?qū)崿F(xiàn)低溫快速檢測低濃度乙醇。本申請氣敏材料在100ppm-20ppb濃度范圍內(nèi)具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、重現(xiàn)性好和選擇性高的特點，檢測的溫度為100-400℃；優(yōu)選地，可以為200-250℃。另外，本申請直接采用水熱法合成，制備過程簡單，且純度較高和結(jié)晶性和均勻性較好。

技術(shù)特征：

1.一種氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述鉍源粉末為bi(no3)3﹒5h2o，所述鉬源粉末為na2moo4﹒2h2o。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為無水檸檬酸、l-酒石酸、乙二胺四乙酸中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述鉍源粉末、所述鉬源粉末、所述表面活性劑、所述去離子水的比例為1.669g:0.421g:0.2mmol:80ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)劑為濃度1mol/l的氫氧化鈉，所述預(yù)設(shè)ph值為2。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)溫度為160℃-170℃，所述預(yù)設(shè)時間為10-12h。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，所述干燥的溫度為60℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣敏材料bi2moo6的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，所述煅燒的溫度為450℃，所述煅燒的時間為5h。

9.一種氣敏材料bi2moo6的應(yīng)用，其特征在于，所述氣敏材料bi2moo6用于乙醇?xì)怏w的探測。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣敏材料bi2moo6的應(yīng)用，其特征在于，將所述氣敏材料bi2moo6制成漿料，所述漿料涂覆在鉑電極陶瓷片上得到傳感膜，退火后，得到乙醇?xì)怏w傳感器件，將所述傳感器件置于待檢測環(huán)境中，實現(xiàn)對所述待檢測環(huán)境中乙醇?xì)怏w的檢測。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及氣體傳感領(lǐng)域，具體提供了一種氣敏材料Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;的制備方法，步驟如下：步驟1，將鉍源粉末、鉬源粉末、表面活性劑一起加入去離子水，進(jìn)行攪拌，得到懸浮液；步驟2，在懸浮液中加入調(diào)節(jié)劑，將懸浮液的PH值調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)PH值；步驟3，將步驟2得到的溶液置于高壓反應(yīng)釜中，在預(yù)設(shè)溫度下，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)持續(xù)預(yù)設(shè)時間，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；步驟4，對反應(yīng)后的產(chǎn)物依次進(jìn)行洗滌、離心、干燥、煅燒，得到粉末狀的Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;氣敏材料。制備得到的氣敏材料可用于乙醇探測，粉末狀氣敏材料制成漿料，涂覆在鉑電極陶瓷片上，退火后，得到乙醇?xì)怏w傳感器件。本申請方法制備的氣敏材料在200℃下對100?ppm乙醇的響應(yīng)值高達(dá)118，實際檢測限低至20?ppb。

技術(shù)研發(fā)人員：溫俊,楊金明,高磊,易子川,劉黎明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)中山學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/4