一種檢測異丁醇氣體的負載型復合納米敏感材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測異丁醇氣體的CdS-ZnSAu-T12負載型復合納米敏感材料及其制備方法，屬于無機納米材料與傳感技術領域。
【背景技術】
[0002]異丁醇為無色透明液體，微有戊醇味。異丁醇屬于基本有機化工原料，主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸二異丁酯增塑劑、乙酸異丁酯溶劑等；可用作膠黏劑的稀釋劑，乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、橡膠、天然樹脂及各種油類的溶劑；還用作油漆、墨水等的溶劑和清漆的清理劑。異丁醇易燃，具刺激性，較高濃度蒸氣對眼睛、皮膚、粘膜和上呼吸道有刺激作用。
[0003]文獻中主要使用氣相色譜法測定空氣中的異丁醇，該方法需要大型分析儀器完成測定，因此耗時長不易推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種檢測空氣中異丁醇氣體的負載型復合納米敏感制料及其制備方法。用這種敏感材料制作的檢測異丁醇的傳感器，可以在現(xiàn)場快速、準確測定微量異丁醇而不受其它共存物的干擾。
[0005]本發(fā)明所述的一種檢測異丁醇氣體的負載型復合納米敏感材料，是以Au原子摻雜的打02為載體，負載CdS和ZnS制備而成，其中各組分的質(zhì)量百分數(shù)為5?20% CdS、5?15% ZnS,2 ?5% Au 和 60 ?88% Ti02。
[0006]本發(fā)明所述的納米敏感材料的粒徑范圍為30?55nm。
[0007]制備上述的檢測異丁醇氣體的負載型復合納米敏感材料的方法，包括如下步驟:
[0008](I)將濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮加入無水乙醇中攪拌均勻，濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮的濃度分別為0.5?lmol/dm3、40?80g/dm3和0.05?0.15mol/dm3;在攬拌下加入欽酸四丁醋，鈦酸四丁醋的濃度為0.1?0.2mol/dm3;然后緩緩滴入0.1?0.25mol/dm 3的氯金酸無水乙醇溶液，按照目標產(chǎn)物中Au和Ti的摩爾比控制氯金酸的加入量；用氨水調(diào)節(jié)pH值至1.5?2.5，在室溫下攪拌2小時；停止攪拌后室溫下避光陳化12?24小時，真空60°C下干燥10小時，研磨后以5?10°C /分鐘的速度升溫至500?700°C下煅燒4?7小時得Au-Ti 02納米粉末；
[0009](2)將么11-1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，該混合水溶液的總濃度為0.15?0.25mol/dm3, Zn (NO3)2和Cd (NO 3) 2的濃度比及Au-T1 2粉末加入量符合目標產(chǎn)物的化學計量比；超聲分散2小時，室溫下陳化10小時；攪拌并控制溫度30?50°C，用恒流泵以0.5?2mL/min的滴加速度滴加0.3?0.5mol/dm3的硫化鈉溶液使鋅離子和隔離子完全沉淀，然后用大量去離子水洗滌產(chǎn)物直至無硫離子；
[0010](3)所得產(chǎn)物在110°C干燥24小時后，以5?10°C /分鐘的速度升溫至350?450°C煅燒3?6小時，即可得到CdS-ZnS/Au_Ti02.載型復合納米粉末。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
[0012]本發(fā)明提供一種檢測異丁醇的負載型復合納米材料及其制備方法，該方法制備過程簡單，重復性好，易于實現(xiàn)批量化生產(chǎn)；所得復合納米敏感材料顆粒生長均勻，粒徑分布范圍小(粒徑范圍為30?55nm);使用本發(fā)明所提供的負載型復合納米敏感材料制成的異丁醇傳感器，具有響應時間快、靈敏度高(檢出限可達0.15mg/m3)，且選擇性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，連續(xù)工作20天信號無明顯變化，具有較好的實際應用價值。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:
[0014](I)將濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮加入無水乙醇中攪拌均勻，濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮的濃度分別為0.5mol/dm3、40g/dm3和0.05mol/dm 3;在攪拌下加入鈦酸四丁醋，鈦酸四丁醋的濃度為0.lmol/dm3;然后緩緩滴入0.lmol/dm 3的氯金酸無水乙醇溶液，按照目標產(chǎn)物中Au和Ti的摩爾比控制氯金酸的加入量；用氨水調(diào)節(jié)pH值至1.5，在室溫下攪拌2小時；停止攪拌后室溫下避光陳化12小時，真空60°C下干燥10小時，研磨后以5°C /分鐘的速度升溫至500°C下煅燒4小時得Au-Ti02m米粉末；
[0015](2)將么11-1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，該混合水溶液的總濃度為0.15mol/dm3，Zn (NO3) 2和Cd (NO 3) 2的濃度比及Au-T1 2粉末加入量符合目標產(chǎn)物的化學計量比；超聲分散2小時，室溫下陳化10小時；攪拌并控制溫度30°C，用恒流泵以0.5mL/min的滴加速度滴加0.3mol/dm3的硫化鈉溶液使鋅離子和隔離子完全沉淀，然后用大量去離子水洗滌產(chǎn)物直至無硫離子；
[0016](3)所得產(chǎn)物在110°C干燥24小時后，以5°C /分鐘的速度升溫至350°C煅燒3小時，即可得到(3(15-2115/^11-1102負載型復合納米粉末。
[0017]分析:用透射電鏡測試此粉體材料，其粒徑范圍為30?46nm ;對其進行成分分析，測得組成為 CdS (5.8% )、ZnS(6.3% ),Au(2.4% ) T12 (85.5% )。
[0018]應用:以此粉體作為測定異丁醇的催化發(fā)光敏感材料，線性范圍1.0?57mg/m3，檢出限可達0.15mg/m3，常見共存物沒有干擾。
[0019]實施例2:
[0020](I)將濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮加入無水乙醇中攪拌均勻，濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮的濃度分別為lmol/dm3、80g/dm3和0.15mol/dm 3;在攪拌下加入鈦酸四丁醋，鈦酸四丁醋的濃度為0.2mol/dm3;然后緩緩滴入0.25mol/dm 3的氯金酸無水乙醇溶液，按照目標產(chǎn)物中Au和Ti的摩爾比控制氯金酸的加入量；用氨水調(diào)節(jié)pH值至2.5，在室溫下攪拌2小時；停止攪拌后室溫下避光陳化24小時，真空60°C下干燥10小時，研磨后以10°C /分鐘的速度升溫至700°C下煅燒7小時得Au-Ti02m米粉末；
[0021 ] (2)將么11-1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，該混合水溶液的總濃度為0.25mol/dm3，Zn (NO3) 2和Cd (NO 3) 2的濃度比及Au-T1 2粉末加入量符合目標產(chǎn)物的化學計量比；超聲分散2小時，室溫下陳化10小時；攪拌并控制溫度50°C，用恒流泵以2mL/min的滴加速度滴加0.5mol/dm3的硫化鈉溶液使鋅離子和隔離子完全沉淀，然后用大量去離子水洗滌產(chǎn)物直至無硫離子；
[0022](3)所得產(chǎn)物在110°C干燥24小時后，以10°C /分鐘的速度升溫至450°C煅燒6小時，即可得到0(15-2115/^11-1102負載型復合納米粉末。
[0023]分析:用透射電鏡測試此粉體材料，其粒徑范圍為38?55nm ;對其進行成分分析，測得組成為 CdS (18.6% )、ZnS (14.2% ),Au(4.7% ) T12 (62.5% )。
[0024]應用:以此粉體作為測定異丁醇的催化發(fā)光敏感材料，線性范圍0.5?60mg/m3，檢出限可達0.25mg/m3，常見共存物沒有干擾。
[0025]實施例3:
[0026](I)將濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮加入無水乙醇中攪拌均勻，濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮的濃度分別為0.75mol/dm3、60g/dm3和0.lmol/dm 3;在攪拌下加入鈦酸四丁醋，鈦酸四丁醋的濃度為0.15mol/dm3;然后緩緩滴入0.175mol/dm 3的氯金酸無水乙醇溶液，按照目標產(chǎn)物中Au和Ti的摩爾比控制氯金酸的加入量；用氨水調(diào)節(jié)pH值至2，在室溫下攪拌2小時；停止攪拌后室溫下避光陳化18小時，真空60°C下干燥10小時，研磨后以8°C /分鐘的速度升溫至600°C下煅燒5.5小時得Au-Ti02m米粉末；
[0027](2)將八11_1102粉末加入Zn (NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，該混合水溶液的總濃度為0.20mol/dm3, Zn (NO3) 2和Cd (NO 3) 2的濃度比及Au-T1 2粉末加入量符合目標產(chǎn)物的化學計量比；超聲分散2小時，室溫下陳化10小時；攪拌并控制溫度40°C，用恒流泵以1.2mL/min的滴加速度滴加0.4mol/dm3的硫化鈉溶液使鋅離子和隔離子完全沉淀，然后用大量去離子水洗滌產(chǎn)物直至無硫離子；
[0028](3)所得產(chǎn)物在110°C干燥24小時后，以8°C /分鐘的速度升溫至400°C煅燒4小時，即可得到(3(15-2115/^11-1102負載型復合納米粉末。
[0029]分析:用透射電鏡測試此粉體材料，其粒徑范圍為35?50nm ;對其進行成分分析，測得組成為 CdS (10.5% ),ZnS(9.8% ),Au(3.6% )和 T12 (76.1% ) ο
[0030]應用:以此粉體作為測定異丁醇的催化發(fā)光敏感材料，線性范圍0.8?55mg/m3，檢出限可達0.20mg/m3，常見共存物沒有干擾。
【主權項】
1.一種檢測異丁醇氣體的負載型復合納米敏感材料，其特征在于，是以Au原子摻雜的打02為載體，負載CdS和ZnS制備而成，其中各組分的質(zhì)量百分數(shù)為5?20% CdS,5?15%ZnS,2 ?5% Au 和 60 ?88% Ti02。2.如權利要求1所述的一種檢測異丁醇氣體的負載型復合納米敏感材料，其特征在于，所述的納米敏感材料的粒徑范圍為30?55nm。3.一種制備如權利要求1或2所述的檢測異丁醇氣體的負載型復合納米敏感材料的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮加入無水乙醇中攪拌均勻，濃鹽酸、PVP和乙酰丙酮的濃度分別為0.5?lmol/dm3、40?80g/dm3和0.05?0.15mol/dm 3;在攬拌下加入欽酸四丁醋，鈦酸四丁醋的濃度為0.1?0.2mol/dm3;然后緩緩滴入0.1?0.25mol/dm 3的氯金酸無水乙醇溶液，按照目標產(chǎn)物中Au和Ti的摩爾比控制氯金酸的加入量；用氨水調(diào)節(jié)pH值至1.5?2.5，在室溫下攪拌2小時；停止攪拌后室溫下避光陳化12?24小時，真空60°C下干燥10小時，研磨后以5?10°C /分鐘的速度升溫至500?700°C下煅燒4?7小時得Au-Ti 02納米粉末； (2)將么11-1102粉末加入Zn(NO 3) 2和Cd (NO 3) 2混合水溶液中，該混合水溶液的總濃度為.0.15?0.25mol/dm3，Zn(NO3)JP Cd (NO 3) 2的濃度比及Au-T1 2粉末加入量符合目標產(chǎn)物的化學計量比；超聲分散2小時，室溫下陳化10小時；攪拌并控制溫度30?50°C，用恒流泵以0.5?2mL/min的滴加速度滴加0.3?0.5mol/dm3的硫化鈉溶液使鋅離子和隔離子完全沉淀，然后用大量去離子水洗滌產(chǎn)物直至無硫離子； (3)所得產(chǎn)物在110°C干燥24小時后，以5?10°C/分鐘的速度升溫至350?450°C煅燒3?6小時，即可得到CdS-ZnS/Au_Ti02.載型復合納米粉末。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檢測異丁醇氣體的CdS-ZnS/Au-TiO2負載型復合納米敏感材料，屬于無機納米材料與傳感技術領域。本發(fā)明提供的負載型復合納米敏感材料，其特征是以Au原子摻雜的TiO2為載體，負載CdS和ZnS制備而成，其中各組分含量范圍為CdS(5～20％)、ZnS(5～15％)、Au(2～5％)和TiO2(60～88％)，粒徑范圍為30～55nm；使用本發(fā)明所提供的負載型復合納米敏感材料制成的異丁醇傳感器，具有響應時間快、靈敏度高，且選擇性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，具有較好的實際應用價值。
【IPC分類】G01N21/76
【公開號】CN104931487
【申請?zhí)枴緾N201510333917
【發(fā)明人】于春洋, 楊宏偉
【申請人】北京聯(lián)合大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月16日